Fork-Join框架

?xiaoxiao, 發(fā)布于2019-08-19 11:42 / 875人閱讀

摘要：為了減少竊取線程和別竊取線程之間的競爭我們通常使用雙端隊(duì)列。被竊取線程永遠(yuǎn)從雙端隊(duì)列的頭部獲取任務(wù)，竊取線程永遠(yuǎn)從雙端隊(duì)列的尾部獲取內(nèi)容。優(yōu)點(diǎn)就是充分利用線程進(jìn)行并行計(jì)算，減少線程間的競爭。使用操作的線程不能執(zhí)行操作。

Fork-Join框架

Fork和Join是java 1.7提供的用于定型執(zhí)行的框架，將大任務(wù)切分成若干個(gè)小任務(wù)執(zhí)行，小任務(wù)執(zhí)行結(jié)果匯總成大任務(wù)的框架。從字面上理解就是Fork把大任務(wù)切分成若干個(gè)小任務(wù)Join就是把小任務(wù)合并得到大任務(wù)結(jié)果。使用工作竊取算法。

工作竊取算法

從其他線程里獲取工作任務(wù)得一種算法。使用工作竊取算法可以方便我們將大任務(wù)切分成多個(gè)小任務(wù)。為了減少線程間的競爭，我們?yōu)槊總€(gè)任務(wù)分別放入不同的隊(duì)列里，線程和隊(duì)列一一對(duì)應(yīng)，但是有些線程會(huì)先把任務(wù)做完，這些做完了自己任務(wù)的線程就去幫助其他線程進(jìn)行任務(wù)，這是他們會(huì)訪問同一個(gè)隊(duì)列。為了減少竊取線程和別竊取線程之間的競爭我們通常使用雙端隊(duì)列。被竊取線程永遠(yuǎn)從雙端隊(duì)列的頭部獲取任務(wù)，竊取線程永遠(yuǎn)從雙端隊(duì)列的尾部獲取內(nèi)容。

優(yōu)點(diǎn)：就是充分利用線程進(jìn)行并行計(jì)算，減少線程間的競爭。缺點(diǎn)是還是存在競爭比如在隊(duì)列中只有一個(gè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)也消耗了更多的系統(tǒng)資源創(chuàng)建更多的線程。

局限：

在使用Fork/Join只能使用Fork和Join進(jìn)行同步操作，如果在使用了其他機(jī)制時(shí)工作線程就不能進(jìn)行其他操作了。比如在Fork/Join框架中使用了失眠，那么在睡眠過程中就不能執(zhí)行其他操作了。

使用Fork/Join操作的線程不能執(zhí)行io操作。

不能拋出檢查異常，必須使用必要的代碼來檢查他們。

演示代碼

@Slf4j
public class ForkJoinTaskExample extends RecursiveTask {

    public static final int threshold = 2;
    private int start;
    private int end;

    public ForkJoinTaskExample(int start, int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {
        int sum = 0;

        //如果任務(wù)足夠小就計(jì)算任務(wù)
        boolean canCompute = (end - start) <= threshold;
        if (canCompute) {
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
        } else {
            // 如果任務(wù)大于閾值，就分裂成兩個(gè)子任務(wù)計(jì)算
            int middle = (start + end) / 2;
            ForkJoinTaskExample leftTask = new ForkJoinTaskExample(start, middle);
            ForkJoinTaskExample rightTask = new ForkJoinTaskExample(middle + 1, end);

            // 執(zhí)行子任務(wù)
            leftTask.fork();
            rightTask.fork();

            // 等待任務(wù)執(zhí)行結(jié)束合并其結(jié)果
            int leftResult = leftTask.join();
            int rightResult = rightTask.join();

            // 合并子任務(wù)
            sum = leftResult + rightResult;
        }
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ForkJoinPool forkjoinPool = new ForkJoinPool();

        //生成一個(gè)計(jì)算任務(wù)，計(jì)算1+2+3+4
        ForkJoinTaskExample task = new ForkJoinTaskExample(1, 100);

        //執(zhí)行一個(gè)任務(wù)
        Future result = forkjoinPool.submit(task);

        try {
            log.info("result:{}", result.get());
        } catch (Exception e) {
            log.error("exception", e);
        }
    }
}