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JAVA中的Fork/Join框架

分类: 文章 • 2024-11-27 21:40:10

什么是fork/join框架

　　fork/join框架是ExecutorService接口的一个实现，可以帮助开发人员充分利用多核处理器的优势，编写出并行执行的程序，提高应用程序的性能；设计的目的是为了处理那些可以被递归拆分的任务。

　　fork/join框架与其它ExecutorService的实现类相似，会给线程池中的线程分发任务，不同之处在于它使用了工作窃取算法，所谓工作窃取，指的是对那些处理完自身任务的线程，会从其它线程窃取任务执行。

　　fork/join框架的核心是ForkJoinPool类，该类继承了AbstractExecutorService类。ForkJoinPool实现了工作窃取算法并且能够执行 ForkJoinTask任务。

基本使用方法

　　在使用fork/join框架之前，我们需要先对任务进行分割，任务分割代码应该跟下面的伪代码类似：

if (任务足够小){
  直接执行该任务;
}else{
  将任务一分为二;
  执行这两个任务并等待结果;
}

　　首先，我们会在ForkJoinTask的子类中封装以上代码，不过一般我们会使用更加具体的ForkJoinTask类型，如 RecursiveTask（可以返回一个结果）或RecursiveAction。

　　当写好ForkJoinTask的子类后，创建该对象，该对象代表了所有需要完成的任务；然后将这个任务对象传给ForkJoinPool实例的invoke()去执行即可。

Fork-Join框架的实现原理为： 

首先，分割任务，只要任务的粒度超过阀值，就不停地将任务分拆为小任务； 
然后，将分割的任务任务添加到双端队列中，启动线程从双端队列获取任务执行，将执行结果统一放到一个队列中； 
最后，再启动一个线程合并结果队列的值。 
Fork-Join框架涉及的主要类如下： 
JAVA中的Fork/Join框架 
RecursiveAction：用于没有返回值的任务。 
RecursiveTask：用于需要返回值的任务，通过泛型参数设置计算的返回值类型。 
ForkJoinPool：提供了一系列的submit方法，计算ForkJoinTask(需要实现computer方法)。 

  1. public class CountTaskTmp extends RecursiveTask<Integer>{  
  2.   
  3.     private static final int THRESHOLD = 2;  
  4.       
  5.     private int start;  
  6.       
  7.     private int end;  
  8.       
  9.     public CountTaskTmp(int start, int end) {  
  10.         this.start = start;  
  11.         this.end = end;  
  12.     }  
  13.   
  14.   
  15.     @Override  
  16.     protected Integer compute() {  
  17.         int sum = 0;  
  18.         boolean canCompute = (end - start) <= THRESHOLD;  
  19.         if (canCompute) {  
  20.             for (int i = start; i <= end; i++)  
  21.                 sum += i;  
  22.         } else {  
  23.             //如果任务大于阀值，就分裂成两个子任务计算  
  24.             int mid = (start + end) / 2;  
  25.             CountTask leftTask = new CountTask(start, mid);  
  26.             CountTask rightTask = new CountTask(mid+1, end);  
  27.               
  28.             //执行子任务  
  29.             leftTask.fork();  
  30.             rightTask.fork();  
  31.               
  32.             //等待子任务执行完，并得到结果  
  33.             int leftResult = (int)leftTask.join();  
  34.             int rightResult = (int)rightTask.join();  
  35.               
  36.             sum = leftResult + rightResult;  
  37.         }  
  38.           
  39.         return sum;  
  40.     }  
  41.       
  42.   
  43.     public static void main(String[] args) {  
  44.         ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();  
  45.           
  46.         //生成一个计算资格，负责计算1+2+3+4    
  47.         CountTask task = new CountTask(1, 4);   
  48.         Future<Integer> result = forkJoinPool.submit(task);  
  49.         try {  
  50.             System.out.println(result.get());  
  51.         } catch (Exception e) {  
  52.         }  
  53.     }  
  54. }  

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