Java并发编程之Fork/Join框架详解
作者：缘来如此09
一、简介
Fork/Join框架是Java7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。
我们再通过Fork和Join这两个单词来理解一下Fork/Join框架。
Fork就是把一个大任务切分为若干子任务并行的执行，Join就是合并这些子任务的执行结果，最后得到这个大任务的结果。
比如计算1+2+…+10000，可以分割成10个子任务，每个子任务分别对1000个数进行求和，最终汇总这10个子任务的结果。
二、流程
1.分割任务：
首先我们需要有一个fork类来把大任务分割成子任务，有可能子任务还是很大，所以还需要不停地分割，直到分割出的子任务足够小。
2.执行任务并合并结果。
分割的子任务分别放在双端队列里，然后几个启动线程分别从双端队列里获取任务执行。子任务执行完的结果都统一放在一个队列里，启动一个线程从队列里拿数据，然后合并这些数据。
三、工作窃取算法
工作窃取（work-stealing）算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。
假如我们需要做一个比较大的任务，可以把这个任务分割为若干互不依赖的子任务，为了减少线程间的竞争，把这些子任务分别放到不同的队列里，并为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。
比如A线程负责处理A队列里的任务。但是，有的线程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。
干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。
而在这时它们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，而窃取任务的线程永远从双端队列的尾部拿任务执行
优点：充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。
缺点：在某些情况下还是存在竞争，比如双端队列里只有一个任务时。并且该算法会消耗了更多的系统资源，比如创建多个线程和多个双端队列。
四、ForkJoin应用
Fork/Join使用两个类来完成分治的操作
1.ForkJoinTask
我们要使用ForkJoin框架，必须首先创建一个ForkJoin任务。它提供在任务中执行fork()和join()操作的机制。通常情况下，我们不需要直接继承ForkJoinTask类，只需要继承它的子类，Fork/Join框架提供了以下两个子类。
·RecursiveAction：用于没有返回结果的任务。·RecursiveTask：用于有返回结果的任务核心方法：
fork()：在当前线程运行的线程池中创建一个子任务；join()：模块子任务完成的时候返回任务结果；invoke()：执行任务，也可以实时等待最终执行结果
2.ForkJoinPool
线程池最大的特点就是分叉(fork)合并(join)模式，将一个大任务拆分成多个小任务，并行执行，再结合工作窃取算法提高整体的执行效率，充分利用CPU资源。
3.实例
private static final Integer MAX = 200;
static class MyForkJoinTask extends RecursiveTask<Integer> {
// 子任务开始计算的值
private Integer startValue;
// 子任务结束计算的值
private Integer endValue;
public MyForkJoinTask(Integer startValue , Integer endValue) {
this.startValue = startValue;
this.endValue = endValue;
}
@Override
protected Integer compute() {
// 如果条件成立，说明这个任务所需要计算的数值分为足够小了
// 可以正式进行累加计算了
if(endValue - startValue < MAX) {
System.out.println("开始计算的部分：startValue = " + startValue + ";endValue = " + endValue);
Integer totalValue = 0;
for(int index = this.startValue ; index <= this.endValue ; index++) {
totalValue += index;
}
return totalValue;
}
// 否则再进行任务拆分，拆分成两个任务
else {
MyForkJoinTask subTask1 = new MyForkJoinTask(startValue, (startValue + endValue) / 2);
subTask1.fork();
MyForkJoinTask subTask2 = new MyForkJoinTask((startValue + endValue) / 2 + 1 , endValue);
subTask2.fork();
return subTask1.join() + subTask2.join();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
// 这是Fork/Join框架的线程池
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
ForkJoinTask<Integer> taskFuture = pool.submit(new MyForkJoinTask(1,1001));
try {
Integer result = taskFuture.get();
System.out.println("result = " + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace(System.out);
}
}到此这篇关于Java并发编程之Fork/Join框架详解的文章就介绍到这了,更多相关Fork/Join框架内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！