都说go协程性能好,这次我们来试试java

简介: 都说go协程性能好,这次我们来试试java

java 协程原理

在Java中,协程(Coroutine)是一种轻量级的线程解决方案,它可以在代码中实现类似于多线程的并发操作,但不涉及线程的创建和切换开销。

在传统的Java多线程编程模型中,线程的切换开销较大,而且需要手动管理线程之间的通信和同步。而协程则提供了一种更高级别的、面向任务的并发编程模型。

协程通过使用“挂起”和“恢复”操作来实现非阻塞的并发操作。在协程中,程序可以暂时挂起当前的执行状态,将控制权切换到其他协程中去执行,等到条件满足之后再恢复之前的执行状态。

在Java中,有一些库和框架提供了协程的实现,例如Quasar、Project Loom和Kotlin中的协程等。

其中,Quasar是一个基于协程的并发编程框架,它使用了一种称为“轻量级线程”的概念来实现协程。Quasar通过织入字节码的方式,将协程相关的操作转换为字节码指令,从而实现协程的挂起和恢复。

Quasar使用了Fiber(纤程)作为协程的基本单位,每个Fiber可以看作是一个独立的协程。通过使用FiberExecutorScheduler类,可以创建一个协程线程池来执行协程任务。

协程可以使用栈来存储执行上下文,因此在切换协程时,只需保存和恢复栈上的状态,而无需保存和恢复整个线程的状态,从而减少线程切换的开销。

请注意,Java中的协程是通过库或框架实现的,并非是Java语言本身的原生特性。目前,Java官方正在开发一个名为Project Loom的项目,旨在为Java语言原生提供协程支持,以更好地满足并发编程的需求。

quasar协程原理

Quasar是一个用于协程(Coroutines)的Java库,协程是一种用于实现轻量级并发的机制。与线程相比,协程具有更低的内存消耗和更高的并发能力。

Quasar的协程实现基于一种称为"纤程(Fiber)"的概念。纤程是一种更轻量级的线程,它可以在执行过程中主动地暂停和恢复,而无需进行线程上下文切换。Java Quasar通过改写字节码来实现这种纤程机制。

具体而言,Quasar使用了ASM字节码操纵库来重写Java字节码。在协程所在的方法中,Quasar会通过字节码重写的方式将其转换为能够进行协程调度的形式。这个过程被称为"纤程织入(Fiber Weaving)"。

在织入过程中,Quasar会将纤程相关的状态保存在堆上的对象中,而不是线程的堆栈中。这样可以实现纤程的暂停和恢复,同时减少了纤程的内存消耗。

当一个纤程被创建并开始执行时,它会绑定到一个线程上。每个线程都有一个称为"调度器(Scheduler)" 的组件,它负责管理和调度纤程的执行。调度器维护一个纤程的队列,并在适当的时候将纤程切换到运行状态。

在协程执行过程中,所有的纤程调度和切换都是由调度器控制的。当一个纤程到达可以被暂停的点,或者等待某个条件时,调度器会切换到另一个可运行的纤程。这种切换是一种协作式调度,不需要进行显式的线程上下文切换。

通过这种方式,Quasar实现了协程的轻量级调度和并发执行。它提供了一种更高级别的抽象,让开发者可以使用协程来编写并发代码,而不需要过多地关注线程的管理和同步。


Quasar 实例

下面的例子演示了如何使用`Quasar`和`FiberExecutorScheduler`来并发下载多个网页的内容。每个下载都在自己的协程中进行,以提高并发性。

import co.paralleluniverse.fibers.Fiber;
import co.paralleluniverse.fibers.FiberExecutorScheduler;
import co.paralleluniverse.strands.SuspendExecution;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CoroutineThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        FiberExecutorScheduler scheduler = new FiberExecutorScheduler("Coroutines", Executors.newFixedThreadPool(4));
        String[] urls = {
                "https://example.com",
                "https://www.google.com",
                "https://www.facebook.com",
                "https://www.twitter.com"
        };
        for (String url : urls) {
            Fiber.schedule(scheduler, () -> {
                try {
                    System.out.println("Downloading from " + url + " on fiber " + Fiber.currentFiber().getName());
                    String content = downloadWebPage(url);
                    System.out.println("Downloaded from " + url + ": " + content);
                } catch (SuspendExecution | IOException | InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        scheduler.shutdown();
    }
    private static String downloadWebPage(String url) throws IOException, InterruptedException {
        URL webpage = new URL(url);
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(webpage.openStream()));
        StringBuilder content = new StringBuilder();
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            content.append(line).append("\n");
        }
        reader.close();
        Fiber.sleep(1000);
        return content.toString();
    }
}

在这个示例中,我们创建了一个固定大小为 4 的线程池,并使用 `Executors.newFixedThreadPool(4)` 创建了 `Executor` 对象。然后,我们将这个 `Executor` 对象传递给 `FiberExecutorScheduler` 构造函数,创建了一个协程线程池调度器。

然后,我们定义了一个字符串数组,存储要下载的网页的 URL。接下来,我们循环提交任务。对于每个 URL,我们使用 `Fiber.schedule()` 方法将下载任务提交给协程线程池。在每个任务的逻辑中,我们首先输出正在下载的网页的URL和当前协程的名称,然后调用 `downloadWebPage()` 方法下载网页的内容,并输出下载完毕的消息。

`downloadWebPage()` 方法实际上是一个简单的方法,它接受一个 URL,使用 `java.net.URL` 类来打开连接并读取网页的内容。然后,它使用 `StringBuilder` 构建页面内容,并使用 `Fiber.sleep()` 模拟耗时的下载操作。

最后,我们调用 `scheduler.shutdown()` 来关闭协程线程池。

目录
相关文章
|
7天前
|
缓存 监控 Java
Java Socket编程最佳实践:优化客户端-服务器通信性能
【6月更文挑战第21天】Java Socket编程优化涉及识别性能瓶颈,如网络延迟和CPU计算。使用非阻塞I/O(NIO)和多路复用技术提升并发处理能力,减少线程上下文切换。缓存利用可减少I/O操作,异步I/O(AIO)进一步提高效率。持续监控系统性能是关键。通过实践这些策略,开发者能构建高效稳定的通信系统。
|
3天前
|
算法 数据可视化 Java
Java中的性能调优技巧与工具推荐
Java中的性能调优技巧与工具推荐
|
6天前
|
存储 缓存 Java
Java中的缓冲流提升I/O性能,通过内存缓冲区减少对硬件访问
【6月更文挑战第22天】Java中的缓冲流提升I/O性能,通过内存缓冲区减少对硬件访问。`BufferedInputStream`和`BufferedOutputStream`用于字节流,缓存数据批量读写。`BufferedReader`和`BufferedWriter`处理字符流,支持按行操作。使用后务必关闭流。
18 3
|
7天前
|
Java
Java Socket编程与多线程:提升客户端-服务器通信的并发性能
【6月更文挑战第21天】Java网络编程中,Socket结合多线程提升并发性能,服务器对每个客户端连接启动新线程处理,如示例所示,实现每个客户端的独立操作。多线程利用多核处理器能力,避免串行等待,提升响应速度。防止死锁需减少共享资源,统一锁定顺序,使用超时和重试策略。使用synchronized、ReentrantLock等维持数据一致性。多线程带来性能提升的同时,也伴随复杂性和挑战。
|
2天前
|
存储 安全 算法
Java中的LinkedBlockingQueue:原理、应用与性能深入剖析
Java中的LinkedBlockingQueue:原理、应用与性能深入剖析
|
5天前
|
缓存 负载均衡 安全
Servlet与JSP在Java Web应用中的性能调优策略
【6月更文挑战第23天】在Java Web中,Servlet和JSP调优至关重要,以应对高并发和复杂业务带来的性能挑战。优化包括Servlet复用、线程安全、数据库连接池,以及JSP的编译优化、使用JSTL、页面缓存和静态内容分离。全局优化涉及负载均衡、异步处理和缓存策略。通过这些实践,开发者能提升应用响应速度和吞吐量,确保高负载下的稳定运行。
|
9天前
|
Go
如何在Go中进行文件操作以及如何使用协程来实现并发编程
如何在Go中进行文件操作以及如何使用协程来实现并发编程
14 2
|
9天前
|
安全 Java 调度
Java并发编程:优化多线程应用的性能与安全性
在当今软件开发中,多线程编程已成为不可或缺的一部分,尤其在Java应用程序中更是如此。本文探讨了Java中多线程编程的关键挑战和解决方案,重点介绍了如何通过合理的并发控制和优化策略来提升应用程序的性能和安全性,以及避免常见的并发问题。
12 1
|
1天前
|
Java UED 开发者
JVM逃逸分析原理解析:优化Java程序性能和内存利用效率
JVM逃逸分析原理解析:优化Java程序性能和内存利用效率
|
2天前
|
存储 缓存 算法
Java中的性能优化技巧
Java中的性能优化技巧