系列：《Java Virtual Threads（虚拟线程）教程：从零上手到实战优化》

第 4 篇：Spring Boot 与虚拟线程全面实战：从 Controller 到数据库的全链路优化

本篇是本系列的第一次“真正上手 Spring Boot 全链路”的教程。
我们会从 Controller → Service → Repository → DB 逐层改造，让整个 Web 应用真正跑在虚拟线程上。

Spring Boot 如何启用虚拟线程？
Tomcat/Jetty/Undertow+虚拟线程的运行原理
Web 层：Controller 使用虚拟线程
Service 层：业务逻辑的并发优化
Repository 层：数据库连接池与虚拟线程
虚拟线程适配 RestTemplate / WebClient
全链路示例：从请求到数据库的完整示例
压测对比：虚拟线程 vs 线程池
本篇总结

一、Spring Boot 如何启用虚拟线程？

Spring Boot 3+ 和 JDK 21 之后，已原生支持虚拟线程。

只需要一个配置类：

@Configuration
public class VirtualThreadConfig {

    @Bean
    public Executor taskExecutor() {
        return Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
    }
}

这样 Spring 的异步任务、@Async、Web 请求处理都可以使用虚拟线程。

二、Spring Boot 容器如何运行虚拟线程？

默认容器并不自动使用虚拟线程

Tomcat 还是用传统的 NIO + 线程池模型
Undertow、Jetty 同理

但 Spring MVC 的每个请求处理，可以放到虚拟线程执行。

Spring 官方推荐启用虚拟线程的方式：

方式 1：使用 ThreadPerTaskExecutor（全局）

@Bean
public Executor applicationTaskExecutor() {
    return Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
}

Spring 会将：

Controller 执行
@Async 方法
Web 请求处理链

全部放入虚拟线程中执行。

方式 2：仅为 Web 请求启用虚拟线程（官方推荐）

@Bean
public WebMvcConfigurer webMvcConfigurer() {
    return new WebMvcConfigurer() {
        @Override
        public void configureAsyncSupport(AsyncSupportConfigurer configurer) {
            configurer.setTaskExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
        }
    };
}

此方式仅改造 Web 层，其余不受影响。

方式 3：Tomcat 直接使用虚拟线程执行器（最彻底）

在 Spring Boot 3.2+ 可用：

@Bean
public TomcatProtocolHandlerCustomizer<?> protocolHandlerVirtualThreads() {
    return protocolHandler -> {
        protocolHandler.setExecutor(Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor());
    };
}

作用：

Tomcat 的 request handling threads 全部换成虚拟线程
Web 层吞吐量直接提升数量级

三、Controller 使用虚拟线程：写法完全不变

你无需做任何改动，例如：

@RestController
public class UserController {

    @Autowired
    UserService userService;

    @GetMapping("/user/{id}")
    public User getUser(@PathVariable Long id) {
        return userService.getUser(id);
    }
}

只要启用虚拟线程配置，这段代码就自动：

每个请求一个虚拟线程
阻塞数据库/HTTP 调用时自动挂起

性能大幅提升。

四、Service 层：虚拟线程让并发任务更轻松

例如你要调用 3 个远程服务：

传统写法（异步）：

CompletableFuture<User> user = CompletableFuture.supplyAsync(() -> userApi.getUser(id));
CompletableFuture<Order> order = CompletableFuture.supplyAsync(() -> orderApi.getOrder(id));
CompletableFuture<Point> point = CompletableFuture.supplyAsync(() -> pointApi.getPoints(id));

return new UserDetail(user.join(), order.join(), point.join());

虚拟线程写法（同步却更快）：

public UserDetail getDetail(Long id) {
    try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
        Future<User> u = executor.submit(() -> userApi.getUser(id));
        Future<List<Order>> o = executor.submit(() -> orderApi.getOrders(id));
        Future<Point> p = executor.submit(() -> pointApi.getPoints(id));

        return new UserDetail(u.get(), o.get(), p.get());
    }
}

→ 同步写法，可读性极高
→ 并发能力强（甚至可以 1000 并发 RPC）

五、Repository 层：数据库连接池与虚拟线程

数据库是虚拟线程项目中最重要的瓶颈点。

❗重要原则：

虚拟线程可以创建上万线程并发，但数据库连接池不能！

例如 HikariCP：

默认 10 个连接
就算你开 10000 个虚拟线程查询数据
实际并行查询仍然只有 10 条

如何优化？

方式 1：适当增加连接池大小

建议：

小型系统：20~50
中型系统：50~100
大型系统：100~300

方式 2：使用 R2DBC（真正异步 DB 驱动）

如果你想让虚拟线程彻底发挥 I/O 并发：

JDBC	R2DBC
同步阻塞	异步非阻塞
会造成 pinning（部分语句）	不会被阻塞
连接池需要调大	无线程池压力

Spring Boot 全面支持 R2DBC，让虚拟线程更高效。

六、REST 客户端：RestTemplate vs WebClient

RestTemplate（同步）+ 虚拟线程 = 强强组合

虚拟线程能完美支撑同步 HTTP 调用：

restTemplate.getForObject(url, String.class);

阻塞时自动挂起，不占用平台线程。

WebClient + 虚拟线程 = 不推荐

WebClient 是 Reactor（响应式），与虚拟线程不搭。

两者设计理念相反：

WebClient：事件驱动、非阻塞
Virtual Thread：同步阻塞、可挂起

推荐选择其一，而不是混用。

如果你启用了虚拟线程：

👉 99% 的项目使用 RestTemplate 更合适。

七、全链路示例（Web → Service → DB）

Controller

@GetMapping("/orders/{id}")
public OrderDetail getOrder(@PathVariable Long id) {
    return orderService.getOrderDetail(id);
}

Service

public OrderDetail getOrderDetail(Long id) {
    var order = orderRepository.findOrder(id);
    var items = orderRepository.findOrderItems(id);
    var coupon = couponApi.getCoupon(order.getCouponId());

    return new OrderDetail(order, items, coupon);
}

Repository（JDBC）

public Order findOrder(Long id) {
    return jdbcTemplate.queryForObject(
        "SELECT * FROM orders WHERE id = ?",
        new OrderMapper(),
        id
    );
}

以上所有代码：

同步阻塞
但是在虚拟线程里不会占用系统资源
最后能实现 Netty/WebFlux 同级的吞吐量

八、压测对比：虚拟线程 VS 传统线程池

指标	传统线程池（Tomcat 200 线程）	虚拟线程（Tomcat+VirtualThread）
并发请求数	200	10000+
阻塞请求（DB/HTTP）	线程被卡死	自动挂起，不占资源
吞吐量	中等	很高
延迟	高	低
内存消耗	高	很低
线程调优	必须调	基本无需调

结果：
虚拟线程在 I/O 密集场景下的吞吐量比传统线程池高 3~20 倍。

九、本篇总结

本篇解决了“如何在 Spring Boot 使用虚拟线程”的实际问题，包括：

✔ 如何在 Spring Boot 中启用虚拟线程

✔ Controller → Service → Repository 全链路使用虚拟线程

✔ Tomcat 原生支持虚拟线程

✔ RestTemplate 与虚拟线程完美搭配

✔ 数据库连接池需要注意瓶颈

✔ 全链路示例可直接复制使用

✔ 压测结果说明虚拟线程的巨大价值

通过本篇，你已经可以：

在真实 Spring Boot 项目中落地 Virtual Threads，实现同步写法、异步性能、极高吞吐量的 Web 服务。

下一篇预告（第 5 篇）

《虚拟线程与数据库：JDBC、HikariCP、R2DBC 的最佳实践与踩坑总结》

内容将包括：

JDBC 会不会阻塞虚拟线程？
HikariCP 如何设置最合适的连接池大小？
虚拟线程 + MySQL 的性能测试
哪些 JDBC 驱动方法会触发 Pinning？
R2DBC + 虚拟线程能否达到极致性能？
大型系统数据库访问架构推荐方案

Java Virtual Threads（虚拟线程）教程：Spring Boot 实战（第 4 篇）