使用 Quasar 进行协程编程入门

1. 简介

协程（Coroutines）是 Java 线程的一种替代方案，它能够在极高并发场景下执行可中断的任务。虽然 Project Loom 正在推进原生协程支持，但在其正式落地之前，我们仍需依赖第三方库来实现类似能力。

本文将介绍 Quasar —— 一个为 Java 提供协程支持的成熟库。它通过轻量级线程（Fibers）实现高效的并发模型，让你在不增加系统负担的前提下，轻松管理成千上万的并发任务。

✅ 踩坑提示：如果你正在为高并发系统做技术选型，又受限于传统线程的资源开销，Quasar 是一个值得深入研究的方案。但注意，它依赖字节码增强，对某些运行环境（如部分云平台或安全限制严格的容器）可能存在兼容性问题。

2. 环境搭建

当前最新版 Quasar 要求 Java 11 或更高版本。不过，旧版本（如 0.7.x）支持 Java 7 和 8，因此在老项目中也能使用，只需注意版本兼容性即可。

2.1 核心依赖

Quasar 提供了三个核心模块，通常你需要根据需求选择引入：

<dependency>
    <groupId>co.paralleluniverse</groupId>
    <artifactId>quasar-core</artifactId>
    <version>0.8.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>co.paralleluniverse</groupId>
    <artifactId>quasar-actors</artifactId>
    <version>0.8.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>co.paralleluniverse</groupId>
    <artifactId>quasar-reactive-streams</artifactId>
    <version>0.8.0</version>
</dependency>

✅ quasar-core：必选，提供 Fiber 和协程核心能力
✅ quasar-actors：可选，用于支持 Actor 模型通信
✅ quasar-reactive-streams：可选，集成 Reactive Streams

2.2 字节码增强机制

Quasar 的核心原理是通过 字节码 instrumentation（增强） 实现协程的挂起与恢复。它不会直接使用操作系统线程，而是将 Fiber 调度在少量真实线程上，从而实现 M:N 的轻量调度。

实现字节码增强有两种方式：

⚙️ 编译期增强（Build-time instrumentation）
🚀 运行时增强（Runtime instrumentation）—— 推荐

✅ 推荐使用 Java Agent 方式 在运行时完成增强。这种方式无需修改构建流程，兼容性更好，调试也更方便。

2.3 使用 Maven 配置 Java Agent

要让 Maven 在运行时自动加载 Quasar 的 agent，需配置两个插件。

第一步：添加 `maven-dependency-plugin` 获取 jar 路径

<plugin>
    <artifactId>maven-dependency-plugin</artifactId>
    <version>3.1.1</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>getClasspathFilenames</id>
            <goals>
                <goal>properties</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

该插件会生成一个 Maven 属性 ${co.paralleluniverse:quasar-core:jar}，指向 classpath 下的 quasar-core.jar 文件路径。

第二步：使用 `exec-maven-plugin` 启动应用并加载 agent

<plugin>
    <groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
    <artifactId>exec-maven-plugin</artifactId>
    <version>3.1.0</version>
    <configuration>
        <workingDirectory>target/classes</workingDirectory>
        <executable>java</executable>
        <arguments>
            <argument>-javaagent:${co.paralleluniverse:quasar-core:jar}</argument>
            <argument>-classpath</argument>
            <classpath/>
            <argument>com.example.QuasarHelloWorld</argument>
        </arguments>
    </configuration>
</plugin>

⚠️ 注意：原示例中 <executable>echo</executable> 显然是笔误，实际应为 java，否则无法运行程序。

第三步：执行命令启动应用

mvn compile dependency:properties exec:exec

这条命令会：

编译代码
解析依赖路径
使用 Java Agent 启动主类

✅ 小技巧：你也可以手动运行 Java 命令，效果等价：

java -javaagent:/path/to/quasar-core-0.8.0.jar -cp "classes:lib/*" com.example.QuasarHelloWorld

3. 协程实现：使用 Fiber

Quasar 的协程是通过 Fiber 实现的。你可以把 Fiber 理解为“用户态线程”或“绿色线程”，由 JVM 内部调度，而非操作系统。

3.1 Fiber 的优势

特性	Thread	Fiber
内存占用	高（MB级栈）	极低（KB级，按需扩展）
创建速度	慢（系统调用）	快（纯内存操作）
上下文切换	OS调度，开销大	用户态切换，极轻量
并发数量	几千	百万级

✅ 简单粗暴地说：Fiber 就是线程的“协程版”，适合 I/O 密集型或高并发任务。

3.2 创建并启动 Fiber

使用方式非常直观，类似 Thread 或 Runnable：

new Fiber<Void>(() -> {
    System.out.println("Inside fiber coroutine...");
}).start();

✅ Fiber<T>：泛型表示返回值类型，Void 表示无返回
✅ Lambda 中可以包含阻塞调用（如 Thread.sleep()），但不会阻塞底层线程
✅ 调用 start() 后 Fiber 开始执行，调度由 Quasar 自动管理

3.3 更复杂的示例：带返回值和异常处理

Fiber<Integer> fiber = new Fiber<>(() -> {
    System.out.println("Fiber is running...");
    Fiber.sleep(1000); // Quasar 提供的非阻塞 sleep
    if (Math.random() > 0.5) {
        throw new RuntimeException("Something went wrong");
    }
    return 42;
});

fiber.start();

try {
    Integer result = fiber.get(); // 获取结果（阻塞等待）
    System.out.println("Result: " + result);
} catch (ExecutionException e) {
    System.err.println("Fiber failed: " + e.getCause().getMessage());
}

✅ 注意：Fiber.sleep() 是协作式挂起，不会占用底层线程，而 Thread.sleep() 会。但在 Fiber 中调用 Thread.sleep() 也不会“真阻塞”，Quasar 会将其转换为可调度的挂起点。

4. 总结

本文介绍了如何通过 Quasar 库在 Java 中实现协程编程。我们完成了以下内容：

✅ 引入 Quasar 核心依赖
✅ 配置 Java Agent 实现字节码增强
✅ 使用 Fiber 创建轻量级协程
✅ 展示了基本用法与异常处理

虽然示例简单，但已涵盖 Quasar 的核心使用模式。实际上，Quasar 还支持：

Actor 模型（quasar-actors）
与 Reactive Streams 集成
Channel 通信机制
更精细的调度策略

📌 项目源码已托管至 GitHub：https://github.com/example-java/quasar-demo

如果你正在构建高并发服务（如网关、消息中间件、爬虫调度器等），Quasar 提供了一种比传统线程池更优雅、更高效的解决方案。尽管 Project Loom 终将到来，但在它普及之前，Quasar 依然是生产级协程方案的有力候选。

Persistence

REST

Security