Fork/Join框架

GitChat 發布于2019-08-15 18:06 / 767人閱讀

摘要：框架框架簡介框架是提供的一個用于并行執行任務的框架，是一個把大任務分割成若干個小任務，最終匯總每個小任務結果得到大任務結果的框架。框架實例需求計算的結果。

Fork/Join框架 1. Fork/Join框架簡介

Fork/Join框架是java7提供的一個用于并行執行任務的框架，是一個把大任務分割成若干個小任務，最終匯總每個小任務結果得到大任務結果的框架。Fork指的就是把一個大任務分割成若干子任務并行的執行，Join就是合并這些子任務的執行結果，最后得到這個大任務的結果。

比如計算1+2+3+4+5+……+10000，可以分割成10個子任務，每個子任務負責分別對1000個數進行求和，最終匯總這10個子任務的結果。

2. Fork/Join框架使用說明

使用Fork/Join框架我們需要兩個類：

ForkJoinTask：Fork/Join任務，提供fork()和Join()方法，通常情況下繼承它的兩個子類：

RecursiveAction：返回沒有結果的任務。

RecursiveTask：返回有結果的任務。

ForkJoinPool：ForkJoinTask需要通過ForkJoinPool來執行。

從ForkJoinTask的兩個子類的名字中就可以看到，這是一種采用遞歸方式實現的任務分割，任務分割的子任務會添加到當前工作線程所維護的雙端隊列中，進入隊列的頭部，當一個工作線程的隊列里面暫時沒有任務時，它會隨機從其他工作線程隊列的尾部獲取一個任務去執行。

3. Fork/Join框架實例 3.1 需求：

計算1 + 2 + 3 +……+10 的結果。

3.2 需求分析設計：

使用Fork/Join框架首先要考慮的就是如何分割任務，和分割任務的粒度，這里我們考慮每個子任務最多執行兩個數相加，那我們分割的閾值就是2，Fork/Join框架會把這個任務fork成5個子任務，然后再join5個子任務的結果。因為是有結果的任務，所以必須繼承RecursiveTask。

3.3 代碼實例

package com.wangjun.thread;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinTaskTest extends RecursiveTask{
    
    private static final int THRESHOLD = 2;  // 閾值
    private int start;
    private int end;
    
    public ForkJoinTaskTest(int start, int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    
    @Override
    protected Integer compute() {
        int sum = 0;
         if(end - start < THRESHOLD) {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + start + "-" + end);
             for(int i = start; i <= end; i++) {
                 sum += i;
             }
         }else {
             // 任務大于閾值，拆分子任務
             int middle = start + (end - start)/2;
             ForkJoinTaskTest task1 = new ForkJoinTaskTest(start, middle);
             ForkJoinTaskTest task2 = new ForkJoinTaskTest(middle + 1, end);
             // 執行子任務
             task1.fork();
             task2.fork();
             // 等待子任務執行完成，并得到其結果
             int result1 = task1.join();
             int result2 = task2.join();
             // 合并子任務
             sum = result1 + result2;
         }
        return sum;
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        int start = 1;
        int end = 10;
        ForkJoinTaskTest task = new ForkJoinTaskTest(start, end);
        // 用來執行ForkJoinTask
        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        // 執行任務
        Future result = pool.submit(task);
        System.out.println("最后的結果為：" + result.get());
    }

}

運行結果：

ForkJoinPool-1-worker-2:3-3
ForkJoinPool-1-worker-0:4-5
ForkJoinPool-1-worker-3:6-7
ForkJoinPool-1-worker-1:1-2
ForkJoinPool-1-worker-3:8-8
ForkJoinPool-1-worker-0:9-10
最后的結果為：55

可以看到ForkJoinTask與一般的任務在于它需要實現compute()方法，在這個方法里面首先需要判斷是否需要分割子任務，如果需要分割，每個子任務再調用fork方法時，就會進入compute()方法，如果不需要分割，則執行當前任務并返回結果，使用join方法會等待子任務結果的返回。可以看到這是一種遞歸的實現。

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