Java虛擬線程(VirtualThread)使用詳解

更新時間：2025年05月31日 18:06:08 作者：lifallen

這篇文章主要介紹了Java虛擬線程(VirtualThread)使用,具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

VirtualThread 是 Java 實現(xiàn)輕量級并發(fā)（也稱為纖程或協(xié)程）的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)的平臺線程（直接映射到操作系統(tǒng)線程）不同，虛擬線程由 JVM 管理和調(diào)度，可以在少量平臺線程上運行大量的虛擬線程，從而提高應用程序的吞吐量。

流程概要

核心組件:

scheduler (Executor): 每個虛擬線程都有一個調(diào)度器，它是一個 Executor 實例。

這個調(diào)度器負責安排虛擬線程在載體線程（通常是平臺線程）上執(zhí)行。

如果沒有顯式指定，它會使用默認的 ForkJoinPool (DEFAULT_SCHEDULER) 或者繼承父虛擬線程的調(diào)度器。

VirtualThread.java

// scheduler and continuation
private final Executor scheduler;
private final Continuation cont;
private final Runnable runContinuation;

在構(gòu)造函數(shù)中，如果 scheduler 為 null，會進行選擇：

VirtualThread.java

// ... existing code ...
VirtualThread(Executor scheduler, String name, int characteristics, Runnable task) {
    super(name, characteristics, /*bound*/ false);
    Objects.requireNonNull(task);

    // choose scheduler if not specified
    if (scheduler == null) {
        Thread parent = Thread.currentThread();
        if (parent instanceof VirtualThread vparent) {
            scheduler = vparent.scheduler;
        } else {
            scheduler = DEFAULT_SCHEDULER;
        }
    }

    this.scheduler = scheduler;
    this.cont = new VThreadContinuation(this, task);
    this.runContinuation = this::runContinuation;
}
// ... existing code ...

cont (Continuation): 這是虛擬線程的核心。Continuation 是 JDK 內(nèi)部的一個機制，允許代碼執(zhí)行被掛起（yield）和恢復。每個虛擬線程都包裝了一個 Continuation 實例。

VThreadContinuation 是一個內(nèi)部類，它繼承自 Continuation，并包裝了用戶提供的 Runnable 任務。

VirtualThread.java

// ... existing code ...
/**
 * The continuation that a virtual thread executes.
 */
private static class VThreadContinuation extends Continuation {
    VThreadContinuation(VirtualThread vthread, Runnable task) {
        super(VTHREAD_SCOPE, wrap(vthread, task));
    }
    @Override
    protected void onPinned(Continuation.Pinned reason) {
    }
    private static Runnable wrap(VirtualThread vthread, Runnable task) {
        return new Runnable() {
            @Hidden
            @JvmtiHideEvents
            public void run() {
                vthread.notifyJvmtiStart(); // notify JVMTI
                try {
                    vthread.run(task);
                } finally {
                    vthread.notifyJvmtiEnd(); // notify JVMTI
                }
            }
        };
    }
}
// ... existing code ...

runContinuation (Runnable): 這是一個 Runnable，其 run() 方法（即 this::runContinuation 指向的 VirtualThread#runContinuation() 方法）負責實際執(zhí)行或繼續(xù)執(zhí)行虛擬線程的任務。它處理虛擬線程的掛載（mount）到載體線程、運行 Continuation、以及卸載（unmount）。

狀態(tài)管理: VirtualThread 內(nèi)部維護了一系列狀態(tài)常量（如 NEW, STARTED, RUNNING, PARKED, TERMINATED 等）和一個 volatile int state 字段來跟蹤其生命周期。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是精心設計的，以處理各種場景，如啟動、運行、暫停、阻塞和終止。

VirtualThread.java

// ... existing code ...
/*
 * Virtual thread state transitions:
 *
 *      NEW -> STARTED         // Thread.start, schedule to run
 *  STARTED -> TERMINATED      // failed to start
 *  STARTED -> RUNNING         // first run
 *  RUNNING -> TERMINATED      // done
 *
 *  RUNNING -> PARKING         // Thread parking with LockSupport.park
// ... many more states ...
 *  YIELDED -> RUNNING         // continue execution after Thread.yield
 */
private static final int NEW      = 0;
private static final int STARTED  = 1;
private static final int RUNNING  = 2;     // runnable-mounted

// untimed and timed parking
private static final int PARKING       = 3;
private static final int PARKED        = 4;     // unmounted
// ... other state constants ...
private static final int TERMINATED = 99;  // final state
// ... existing code ...

carrierThread (Thread): 表示當前承載該虛擬線程執(zhí)行的平臺線程。當虛擬線程被掛起（unmounted）時，它不占用平臺線程。當它需要運行時，調(diào)度器會將其調(diào)度到某個可用的載體線程上執(zhí)行。

啟動流程 (start() 方法):

VirtualThread.java

// ... existing code ...
@Override
void start(ThreadContainer container) {
    if (!compareAndSetState(NEW, STARTED)) {
        throw new IllegalThreadStateException("Already started");
    }

    // bind thread to container
    assert threadContainer() == null;
    setThreadContainer(container);

    // start thread
    boolean addedToContainer = false;
    boolean started = false;
    try {
        container.add(this);  // may throw
        addedToContainer = true;

        // scoped values may be inherited
        inheritScopedValueBindings(container);

        // submit task to run thread, using externalSubmit if possible
        externalSubmitRunContinuationOrThrow();
        started = true;
    } finally {
        if (!started) {
            afterDone(addedToContainer);
        }
    }
}

@Override
public void start() {
    start(ThreadContainers.root());
}
// ... existing code ...

當調(diào)用虛擬線程的 start() 方法時，它首先將狀態(tài)從 NEW 原子地更新為 STARTED。
然后，它將自身添加到一個線程容器 (ThreadContainer) 中。
最關(guān)鍵的一步是調(diào)用 externalSubmitRunContinuationOrThrow() (或類似的提交方法) 將 runContinuation 任務提交給其 scheduler 執(zhí)行。

執(zhí)行與掛起 (runContinuation() 和 yieldContinuation()):

VirtualThread.java

// ... existing code ...
@ChangesCurrentThread // allow mount/unmount to be inlined
private void runContinuation() {
    // the carrier must be a platform thread
    if (Thread.currentThread().isVirtual()) {
        throw new WrongThreadException();
    }

    // set state to RUNNING
    int initialState = state();
    if (initialState == STARTED || initialState == UNPARKED
            || initialState == UNBLOCKED || initialState == YIELDED) {
        // newly started or continue after parking/blocking/Thread.yield
        if (!compareAndSetState(initialState, RUNNING)) {
            return;
        }
        // consume permit when continuing after parking or blocking. If continue
        // after a timed-park or timed-wait then the timeout task is cancelled.
        if (initialState == UNPARKED) {
            cancelTimeoutTask();
            setParkPermit(false);
        } else if (initialState == UNBLOCKED) {
            cancelTimeoutTask();
            blockPermit = false;
        }
    } else {
        // not runnable
        return;
    }

    mount();
    try {
        cont.run();
    } finally {
        unmount();
        if (cont.isDone()) {
            afterDone();
        } else {
            afterYield();
        }
    }
}
// ... existing code ...

VirtualThread.java

// ... existing code ...
@Hidden
private boolean yieldContinuation() {
    notifyJvmtiUnmount(/*hide*/true);
    try {
        return Continuation.yield(VTHREAD_SCOPE);
    } finally {
        notifyJvmtiMount(/*hide*/false);
    }
}
// ... existing code ...

runContinuation():

檢查當前線程是否為平臺線程（載體線程不能是虛擬線程）。
原子地更新狀態(tài)到 RUNNING。
調(diào)用 mount() 方法，將虛擬線程“掛載”到當前平臺線程上。這包括設置 carrierThread 字段，并使 Thread.currentThread() 返回該虛擬線程實例。
執(zhí)行 cont.run()，這會實際運行或恢復 Continuation 中包裝的用戶任務。
執(zhí)行完畢或 Continuation 掛起后，調(diào)用 unmount() 方法，將虛擬線程從平臺線程上“卸載”。這包括清除 carrierThread，并使 Thread.currentThread() 返回平臺線程本身。
根據(jù) Continuation 是否完成 (isDone())，調(diào)用 afterDone() 或 afterYield()。
yieldContinuation(): 當虛擬線程需要掛起時（例如，執(zhí)行了 LockSupport.park()，或者I/O操作會阻塞），它會調(diào)用 Continuation.yield(VTHREAD_SCOPE)。這會導致 Continuation 的執(zhí)行暫停，runContinuation() 方法中的 cont.run() 調(diào)用會返回。此時，載體平臺線程可以被釋放去執(zhí)行其他任務。
afterYield(): 當 yieldContinuation() 成功掛起后，此方法被調(diào)用。它根據(jù)虛擬線程掛起前的原因（如 PARKING, YIELDING, BLOCKING, WAITING）更新狀態(tài)，并可能安排后續(xù)操作（如設置定時器喚醒、重新提交到調(diào)度器等）。

Parking (park() 和 parkNanos()):

VirtualThread.java

// ... existing code ...
@Override
void park() {
    assert Thread.currentThread() == this;

    // complete immediately if parking permit available or interrupted
    if (getAndSetParkPermit(false) || interrupted)
        return;

    // park the thread
    boolean yielded = false;
    setState(PARKING);
    try {
        yielded = yieldContinuation();
    } catch (OutOfMemoryError e) {
        // park on carrier
    } finally {
        assert (Thread.currentThread() == this) && (yielded == (state() == RUNNING));
        if (!yielded) {
            assert state() == PARKING;
            setState(RUNNING);
        }
    }

    // park on the carrier thread when pinned
    if (!yielded) {
        parkOnCarrierThread(false, 0);
    }
}
// ... existing code ...

當虛擬線程調(diào)用 LockSupport.park() 或 LockSupport.parkNanos() 時，會調(diào)用 VirtualThread 內(nèi)部的 park() 或 parkNanos() 方法。
這些方法會嘗試通過 yieldContinuation() 來掛起虛擬線程。
如果 yieldContinuation() 成功（即虛擬線程沒有被固定在載體線程上），虛擬線程的狀態(tài)會變?yōu)?PARKED 或 TIMED_PARKED，并且載體線程被釋放。
如果 yieldContinuation() 失?。ɡ纾摂M線程在 JNI 調(diào)用中或 synchronized 塊中被固定），它會退而求其次，在當前的載體線程上實際執(zhí)行 U.park()（通過 parkOnCarrierThread 方法），此時載體線程會被阻塞，狀態(tài)變?yōu)?PINNED 或 TIMED_PINNED。

調(diào)度 (submitRunContinuation 系列方法):

VirtualThread.java

// ... existing code ...
private void submitRunContinuation(Executor scheduler, boolean retryOnOOME) {
    boolean done = false;
    while (!done) {
        try {
            // Pin the continuation to prevent the virtual thread from unmounting
            // when submitting a task. For the default scheduler this ensures that
            // the carrier doesn't change when pushing a task. For other schedulers
            // it avoids deadlock that could arise due to carriers and virtual
            // threads contending for a lock.
            if (currentThread().isVirtual()) {
                Continuation.pin();
                try {
                    scheduler.execute(runContinuation);
                } finally {
                    Continuation.unpin();
                }
            } else {
                scheduler.execute(runContinuation);
            }
            done = true;
        } catch (RejectedExecutionException ree) {
            submitFailed(ree);
            throw ree;
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            if (retryOnOOME) {
                U.park(false, 100_000_000); // 100ms
            } else {
                throw e;
            }
        }
    }
}
// ... existing code ...

有多種提交 runContinuation 任務到調(diào)度器的方法，如 submitRunContinuation(), lazySubmitRunContinuation(), externalSubmitRunContinuation()。
這些方法處理了向調(diào)度器提交任務的細節(jié)，包括在特定情況下（如在虛擬線程內(nèi)部提交任務給調(diào)度器）需要固定 Continuation (Continuation.pin()) 以防止在提交過程中虛擬線程被意外卸載。

總而言之，VirtualThread 的實現(xiàn)巧妙地結(jié)合了 Continuation 機制和 Executor 調(diào)度框架。Continuation 提供了掛起和恢復執(zhí)行流的能力，使得虛擬線程在阻塞操作時可以釋放底層的平臺線程。調(diào)度器則負責在虛擬線程準備好運行時，將其分配給一個可用的平臺線程執(zhí)行。通過這種方式，少量的平臺線程就可以支持大量并發(fā)的虛擬線程，大大降低了線程創(chuàng)建和上下文切換的開銷。狀態(tài)管理確保了虛擬線程在各種并發(fā)場景下的正確行為。

調(diào)度器繼承

instanceof 模式匹配語法 (parent instanceof VirtualThread vparent)

這是一種 Java 的語法特性，稱為 模式匹配 (Pattern Matching) for instanceof。它從 Java 14 開始作為預覽特性引入，并在 Java 16 中正式發(fā)布。

在以前的 Java 版本中，如果想檢查一個對象的類型，并且如果類型匹配則將其轉(zhuǎn)換為該類型并使用，你通常會這樣寫：

if (parent instanceof VirtualThread) {
    VirtualThread vparent = (VirtualThread) parent;
    // 然后使用 vparent
    scheduler = vparent.scheduler;
}

模式匹配 instanceof 簡化了這個過程。

if (parent instanceof VirtualThread vparent) 這行代碼做了兩件事：

類型檢查: 它檢查 parent 對象是否是 VirtualThread 的一個實例。
條件聲明和賦值: 如果 parent 確實是 VirtualThread 的實例，那么它會聲明一個新的局部變量 vparent (類型為 VirtualThread)，并將 parent 自動轉(zhuǎn)換 (cast) 為 VirtualThread 類型后賦值給 vparent。這個 vparent 變量只在 if 語句塊為真（即類型匹配成功）的作用域內(nèi)有效。

這是一種更簡潔、更安全的寫法，避免了顯式的類型轉(zhuǎn)換和引入額外的變量聲明步驟。

這里的“父子關(guān)系”并不是指操作系統(tǒng)層面嚴格的父子進程或線程關(guān)系，而是指創(chuàng)建者與被創(chuàng)建者的關(guān)系。

Thread parent = Thread.currentThread();：這行代碼獲取的是當前正在執(zhí)行 VirtualThread 構(gòu)造函數(shù)的線程。這個線程就是新虛擬線程的“創(chuàng)建者”或“父”線程。

邏輯:

當創(chuàng)建一個新的 VirtualThread 時，可以顯式地給它傳遞一個 scheduler。

如果調(diào)用者沒有提供 scheduler (即 scheduler == null)，那么虛擬線程的構(gòu)造邏輯會嘗試確定一個默認的調(diào)度器。

這時，它會檢查創(chuàng)建這個新虛擬線程的線程 (parent)：

如果 parent 本身也是一個 VirtualThread (parent instanceof VirtualThread vparent)：那么新的虛擬線程將繼承其創(chuàng)建者虛擬線程的調(diào)度器 (scheduler = vparent.scheduler;)。
如果 parent 是一個平臺線程 (platform thread) 或者其他非 VirtualThread 類型: 那么新的虛擬線程將使用默認的調(diào)度器 (scheduler = DEFAULT_SCHEDULER;)，這個默認調(diào)度器通常是一個 ForkJoinPool。

這種設計體現(xiàn)了一種“上下文感知”的默認行為。如果你的代碼已經(jīng)在某個特定的虛擬線程（它使用著特定的調(diào)度器）中運行，當你從這個虛擬線程中再創(chuàng)建一個新的虛擬線程時，讓新的虛擬線程默認使用與創(chuàng)建者相同的調(diào)度器通常是合理的。這有助于：

資源管理: 如果你為一組相關(guān)的任務配置了特定的調(diào)度器（例如，具有特定線程池大小或優(yōu)先級的調(diào)度器），那么從這個組內(nèi)派生的新虛擬線程默認使用相同的調(diào)度器可以保持資源使用的一致性。
行為一致性: 任務的執(zhí)行特性（如并發(fā)級別）可以更容易地在相關(guān)的虛擬線程間保持一致。

簡單來說，如果一個虛擬線程A創(chuàng)建了另一個虛擬線程B，并且沒有為B指定調(diào)度器，那么B就會默認使用A的調(diào)度器。如果是一個平臺線程創(chuàng)建了虛擬線程B，并且沒有為B指定調(diào)度器，那么B就會使用全局默認的調(diào)度器。

Continuation 類深度分析

Continuation 類是 Java 實現(xiàn)輕量級線程（虛擬線程）的基石。它代表了一種一次性（one-shot）的分界延續(xù)（delimited continuation）。簡單來說，它封裝了一段計算（一個 Runnable 任務），這段計算可以被掛起（yield），并在之后從掛起點恢復執(zhí)行。

核心能力與特性：

封裝計算單元:

每個 Continuation 對象都關(guān)聯(lián)一個 Runnable 任務 (this.target) 和一個 ContinuationScope (this.scope)。
ContinuationScope 用于界定 yield 操作的范圍。當調(diào)用 Continuation.yield(scope) 時，執(zhí)行會從當前 Continuation 向上回溯，直到找到匹配該 scope 的 Continuation 實例，然后掛起。

執(zhí)行與掛起 (run() 和 yield()):

run(): 這是啟動或恢復 Continuation 執(zhí)行的入口點。

它首先會嘗試“掛載”（mount）Continuation 到當前的載體線程（carrier thread）。掛載意味著將 Continuation 的執(zhí)行上下文（主要是棧幀）與載體線程關(guān)聯(lián)起來。
通過 JLA.setContinuation(t, this) 將當前 Continuation 設置為載體線程的活動 Continuation。
調(diào)用本地方法 enterSpecial(this, isContinue, isVirtualThread) 來實際進入或恢復 Continuation 的執(zhí)行。這個本地方法是 JVM 實現(xiàn) Continuation 魔法的核心，它處理棧的切換和管理。
enterSpecial 內(nèi)部會調(diào)用 enter()，進而調(diào)用 target.run() 來執(zhí)行用戶代碼。
當 Continuation 內(nèi)部調(diào)用 Continuation.yield(scope) 時，enterSpecial (或其調(diào)用的更深層本地代碼) 會保存當前執(zhí)行狀態(tài)（棧幀等），然后“返回”到 run() 方法中 enterSpecial 調(diào)用的地方。
run() 方法的 finally 塊負責“卸載”（unmount）Continuation，清理狀態(tài)，并將載體線程的活動 Continuation 恢復為其父 Continuation (如果存在)。

yield(ContinuationScope scope) (靜態(tài)方法):

這是 Continuation 主動讓出執(zhí)行權(quán)的方式。
它會找到當前線程上與指定 scope 匹配的最內(nèi)層 Continuation。
然后調(diào)用該 Continuation 實例的 yield0(scope, child) 方法（這是一個非靜態(tài)的內(nèi)部方法，最終會觸發(fā)本地代碼 doYield()），將執(zhí)行權(quán)交還給其父 Continuation 或調(diào)度器。
yieldInfo 字段用于在 yield 時傳遞信息，決定是徹底返回還是在父 Continuation 中繼續(xù) yield。

棧管理 (StackChunk):

Continuation 的執(zhí)行棧不是直接使用平臺線程的完整棧，而是由一系列 StackChunk 對象來管理。當 Continuation 掛起時，它的活動棧幀被保存在這些 StackChunk 中。恢復時，這些棧幀被重新加載。
private StackChunk tail; 字段指向 Continuation 棧的當前末端。
isEmpty() 方法檢查所有 StackChunk 是否都為空，用于判斷 Continuation 是否執(zhí)行完畢。

狀態(tài)管理:

done: 標記 Continuation 的 Runnable 是否已經(jīng)執(zhí)行完畢。
mounted: 一個 volatile 標志，表示 Continuation 當前是否掛載在某個載體線程上。mount() 和 unmount() 方法以及 compareAndSetMounted() 原子地更新此狀態(tài)。
scopedValueCache: 用于支持 ScopedValue，在 Continuation 掛載和卸載時保存和恢復作用域值緩存。

父子關(guān)系 (parent, child):

Continuation 可以形成一個層級結(jié)構(gòu)。當一個 Continuation (父) 內(nèi)部的某個點創(chuàng)建并運行另一個 Continuation (子) 時，它們之間就建立了父子關(guān)系。
JLA.getContinuation(currentCarrierThread()) 用于獲取當前載體線程上活動的 Continuation。
run() 方法中會處理 parent 和 child 的設置，確保在 yield 和恢復時能正確地在 Continuation 層級間導航。

pinning (固定):

Pinned 枚舉（NATIVE, MONITOR, CRITICAL_SECTION, EXCEPTION）定義了 Continuation 可能被“固定”在載體線程上而無法安全 yield 的原因。例如，如果 Continuation 的執(zhí)行進入了本地方法（JNI），或者持有一個對象監(jiān)視器鎖（synchronized 塊），它就可能被固定。
VThreadContinuation (在 VirtualThread.java 中定義) 的 onPinned() 方法是一個回調(diào)，當 Continuation 被固定時會被調(diào)用。虛擬線程的實現(xiàn)會根據(jù)這個信息決定是阻塞載體線程還是采取其他策略。

與 JVM 的深度集成:

@IntrinsicCandidate 注解的本地方法如 doYield() 和 enterSpecial() 表明這些方法的實現(xiàn)是由 JVM 高度優(yōu)化的，它們直接操縱線程棧和執(zhí)行狀態(tài)。
jdk.internal.access.JavaLangAccess (JLA) 和 jdk.internal.access.SharedSecrets 用于在 java.base 模塊內(nèi)部訪問 java.lang.Thread 等類的包私有或私有成員，這是實現(xiàn) Continuation 與線程狀態(tài)緊密集成的關(guān)鍵。

Continuation 提供的核心能力： 它提供了一種機制，使得一段Java代碼的執(zhí)行可以在不阻塞底層平臺線程的情況下被暫停，其狀態(tài)（主要是調(diào)用棧）被保存起來，之后可以在相同的或不同的平臺線程上從暫停點恢復執(zhí)行。這是實現(xiàn)用戶態(tài)線程（如虛擬線程）的基礎。

實現(xiàn)多個虛擬線程的 JVM 級別調(diào)度還需要什么？

僅僅有 Continuation 是不夠的，還需要一個完整的框架來管理和調(diào)度它們，這正是 java.lang.VirtualThread 所做的事情。關(guān)鍵組件包括：

虛擬線程的表示 (VirtualThread 類):

每個虛擬線程實例內(nèi)部包裝一個 Continuation。
管理虛擬線程的生命周期狀態(tài)（NEW, STARTED, RUNNING, PARKED, TERMINATED 等）。
處理中斷、加入 (join) 等線程操作。

調(diào)度器 (Executor):

VirtualThread 需要一個調(diào)度器（通常是 ForkJoinPool，如 DEFAULT_SCHEDULER）來執(zhí)行它的 Continuation。
調(diào)度器負責將準備好運行的虛擬線程（其 Continuation）提交給一個可用的平臺線程（載體線程）來執(zhí)行。
當虛擬線程 yield 時，它會從載體線程上卸載，載體線程可以被調(diào)度器用于執(zhí)行其他虛擬線程或任務。

阻塞操作的適配:

標準庫中的阻塞操作（如 LockSupport.park(), Object.wait(), 大部分同步 I/O 操作）需要被適配，以便在虛擬線程中調(diào)用時，它們能夠觸發(fā) Continuation.yield() 而不是阻塞載體線程。
例如，VirtualThread.park() 方法會嘗試 yieldContinuation()。如果成功，虛擬線程掛起，載體線程釋放。如果失?。ㄒ驗?Continuation 被固定），則會退化為在載體線程上實際 park。

與平臺線程的交互（掛載/卸載）:

VirtualThread.mount(): 當虛擬線程的 Continuation 開始在載體線程上運行時，需要將虛擬線程設置為 Thread.currentThread() 的返回值，并記錄載體線程。
VirtualThread.unmount(): 當 Continuation yield 或執(zhí)行完畢時，需要從載體線程上卸載，恢復 Thread.currentThread() 指向載體線程本身。

固定 (Pinning) 的處理:

需要有機制檢測 Continuation 何時被固定（例如，在 JNI 調(diào)用中或持有監(jiān)視器鎖）。
當虛擬線程被固定時，如果它執(zhí)行了阻塞操作，那么載體線程本身可能會被阻塞，因為 Continuation 無法 yield。這是虛擬線程的一個重要性能考量點。

線程局部變量和作用域值:

需要確保線程局部變量（ThreadLocal）對于虛擬線程按預期工作（即每個虛擬線程有自己的副本）。
ScopedValue 是一個更現(xiàn)代的替代方案，與虛擬線程和 Continuation 結(jié)合得更好。Continuation 類中的 scopedValueCache 字段就是為此服務的。

如果自己設計虛擬線程調(diào)度應該怎么做？

這是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，深度依賴于 JVM 的底層支持。但從概念上講，可以設想以下組件：

MyContinuation:

核心: 能夠保存和恢復執(zhí)行上下文（調(diào)用棧、程序計數(shù)器、寄存器）。這部分是最難的，需要 JVM 指令集層面的支持，或者像 libcontext 這樣的庫（但 Java 沒有直接使用這個）。在 JDK 中，這是通過 StackChunk 和大量本地代碼實現(xiàn)的。
接口: void init(Runnable task), boolean resume(), void yield(), boolean isDone()。
狀態(tài): INITIAL, SUSPENDED, RUNNING, DONE。

MyVirtualThread:

屬性: ID, 名稱, 狀態(tài) (NEW, RUNNABLE, BLOCKED, TERMINATED), 優(yōu)先級 (可選)。
包含: 一個 MyContinuation 實例，一個 Runnable 任務。
方法: start(), interrupt(), join(), getState()。

MyScheduler (調(diào)度器):

核心: 一個或多個平臺線程（稱為工作線程或載體線程）。
隊列: 一個或多個用于存放 MyVirtualThread 的就緒隊列。

調(diào)度循環(huán):

工作線程從就緒隊列中取出一個 MyVirtualThread。
設置 Thread.currentThread() 指向這個 MyVirtualThread (邏輯上的)。
調(diào)用 myVirtualThread.getContinuation().resume()。
如果 resume() 返回是因為 yield() 被調(diào)用：
根據(jù) yield 的原因（例如，等待 I/O，等待鎖），將 MyVirtualThread 放入相應的等待結(jié)構(gòu)中，或者如果只是普通的 yield，放回就緒隊列。
如果 resume() 返回是因為任務完成 (isDone() 為 true)：
更新 MyVirtualThread 狀態(tài)為 TERMINATED，處理 join 等待。
恢復 Thread.currentThread() 指向平臺工作線程。
工作線程繼續(xù)從隊列取下一個任務。

同步原語和 I/O 適配:

鎖 (MyLock): 當 MyVirtualThread 嘗試獲取一個已被持有的鎖時，它不應阻塞平臺工作線程。而是：

將 MyVirtualThread 放入該鎖的等待隊列。
調(diào)用其 MyContinuation.yield()。
當鎖被釋放時，調(diào)度器將等待隊列中的一個 MyVirtualThread 移回就緒隊列。

I/O: 對于非阻塞 I/O (NIO):

發(fā)起非阻塞 I/O 操作。
將 MyVirtualThread 和一個回調(diào)（當 I/O 完成時調(diào)用）注冊到 Selector。
調(diào)用 MyContinuation.yield()。
當 Selector 檢測到 I/O 事件完成時，執(zhí)行回調(diào)，回調(diào)將對應的 MyVirtualThread 重新放入調(diào)度器的就緒隊列。

Pinning 處理:

需要一種方法來標記代碼段（如 JNI 調(diào)用，synchronized 塊）是不可 yield 的。
如果一個 MyVirtualThread 在這種不可 yield 的代碼段中嘗試執(zhí)行一個會 yield 的操作（如獲取 MyLock），調(diào)度器可能不得不阻塞當前平臺工作線程，或者拋出異常，或者有其他備用策略。

挑戰(zhàn):

棧操作: 安全、高效地保存和恢復調(diào)用棧是最大的挑戰(zhàn)，這需要 JVM 的深度配合。
與現(xiàn)有 Java 生態(tài)的兼容性: 大量現(xiàn)有庫依賴于 Thread.currentThread() 的行為和阻塞原語。
調(diào)試和監(jiān)控: 調(diào)試跨越多個 Continuation 片段的代碼會更復雜。

JDK 中的 Continuation 和 VirtualThread 在 JVM 層面解決了這些核心挑戰(zhàn)。自己從頭設計一個類似的系統(tǒng)將是一項艱巨的任務，但理解其基本原理有助于更好地使用這些高級并發(fā)特性。