Spring Boot 应用使用虚拟线程来并行处理REST请求

在 Java 中，虚拟线程（Virtual Threads） 是 JDK 19 引入的预览功能，并在 JDK 21 中正式发布。Spring Boot 从 3.2 版本开始支持虚拟线程，可以有效提升并发性能。下面我详细讲解如何在 Spring Boot 应用中使用虚拟线程并行处理 REST 请求。

一、虚拟线程简介

传统 Java 应用使用操作系统的平台线程来处理并发任务，容易受到线程数限制。虚拟线程是轻量级线程，不直接映射到操作系统线程。它们的创建和切换成本更低，非常适合 I/O 密集型场景。

使用虚拟线程的好处：

1. 高并发：支持大量线程（百万级别）。
2. 简单的编码模型：开发者无需复杂异步代码（如 CompletableFuture）。
3. 减少线程阻塞：在 I/O 阻塞时，虚拟线程会自动挂起，不影响其他线程。

二、在 Spring Boot 项目中启用虚拟线程

1. 环境准备

• Java 21+（确保 JDK 支持虚拟线程）
• Spring Boot 3.2+（该版本开始支持虚拟线程）

2. Maven 依赖

<properties>
    <java.version>21</java.version>
    <spring-boot.version>3.2.0</spring-boot.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

三、虚拟线程配置

默认情况下，Spring Boot 使用 Tomcat 作为容器，采用平台线程模型。要启用虚拟线程，我们需要配置 Executor 来使用虚拟线程。

1. 使用 VirtualThreadPerTaskExecutor

Spring 提供了一个 VirtualThreadPerTaskExecutor 工具类，它让每个请求都运行在独立的虚拟线程中。

配置代码：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.task.TaskExecutor;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.Executors;

@Configuration
public class VirtualThreadConfig {

    @Bean
    public TaskExecutor taskExecutor() {
        // 使用虚拟线程池
        return new TaskExecutor() {
            private final var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();

            @Override
            public void execute(Runnable task) {
                executor.execute(task);
            }
        };
    }
}

2. 配置 Spring Boot 使用虚拟线程执行器

在 application.properties 中，配置 Spring Boot 使用我们定义的虚拟线程执行器：

spring.task.execution.pool.enabled=false  # 禁用默认线程池

四、REST 控制器使用虚拟线程并发处理

下面是一个简单的 REST 控制器示例，每个请求都将在虚拟线程中执行。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class DemoController {

    @GetMapping("/hello")
    public String hello() throws InterruptedException {
        // 模拟一个耗时操作
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        return "Hello from Virtual Thread!";
    }

    @GetMapping("/parallel")
    public String parallel() throws InterruptedException {
        // 使用多个虚拟线程并行处理
        var task1 = Thread.startVirtualThread(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("Task 1 Completed");
        });

        var task2 = Thread.startVirtualThread(() -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("Task 2 Completed");
        });

        // 等待所有任务完成
        task1.join();
        task2.join();

        return "Parallel Tasks Completed!";
    }
}

解释：

1. hello 方法：在虚拟线程中模拟了一个 2 秒的耗时操作。
2. parallel 方法：使用两个虚拟线程并行执行任务，并在任务完成后返回结果。

五、性能测试与分析

1. 高并发测试：使用工具（如 Apache JMeter）模拟大量请求，并观察系统在虚拟线程模式下的性能表现。
2. 监控与诊断：在 Spring Boot 中可以集成 Micrometer 和 Prometheus 监控虚拟线程的执行情况。

六、总结

使用虚拟线程后，Spring Boot 应用可以更高效地处理大量并发请求，代码也更加简洁。在 I/O 密集型场景中（如调用外部 API 或数据库查询），虚拟线程的效果尤为明显。

你可以在已有的 Spring Boot 项目中逐步启用虚拟线程，并根据业务需求调整并发模型。如果你还想了解更深入的虚拟线程机制或示例代码，请告诉我。