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java中的forkjoin框架的使用

 更新時(shí)間：2020年03月20日 10:09:28   作者：flydean  
這篇文章主要介紹了java中的fork join框架的使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

fork join框架是java 7中引入框架，這個(gè)框架的引入主要是為了提升并行計(jì)算的能力。

fork join主要有兩個(gè)步驟，第一就是fork，將一個(gè)大任務(wù)分成很多個(gè)小任務(wù)，第二就是join，將第一個(gè)任務(wù)的結(jié)果join起來，生成最后的結(jié)果。如果第一步中并沒有任何返回值，join將會(huì)等到所有的小任務(wù)都結(jié)束。

還記得之前的文章我們講到了thread pool的基本結(jié)構(gòu)嗎？

  • ExecutorService - ForkJoinPool 用來調(diào)用任務(wù)執(zhí)行。
  • workerThread - ForkJoinWorkerThread 工作線程，用來執(zhí)行具體的任務(wù)。
  • task - ForkJoinTask 用來定義要執(zhí)行的任務(wù)。

下面我們從這三個(gè)方面來詳細(xì)講解fork join框架。

ForkJoinPool

ForkJoinPool是一個(gè)ExecutorService的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，它提供了對(duì)工作線程和線程池的一些便利管理方法。

public class ForkJoinPool extends AbstractExecutorService

一個(gè)work thread一次只能處理一個(gè)任務(wù)，但是ForkJoinPool并不會(huì)為每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的線程，它會(huì)使用一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)double-ended queue來存儲(chǔ)任務(wù)。這樣的結(jié)構(gòu)可以方便的進(jìn)行工作竊取（work-stealing）。

什么是work-stealing呢？

默認(rèn)情況下，work thread從分配給自己的那個(gè)隊(duì)列頭中取出任務(wù)。如果這個(gè)隊(duì)列是空的，那么這個(gè)work thread會(huì)從其他的任務(wù)隊(duì)列尾部取出任務(wù)來執(zhí)行，或者從全局隊(duì)列中取出。這樣的設(shè)計(jì)可以充分利用work thread的性能，提升并發(fā)能力。

下面看下怎么創(chuàng)建一個(gè)ForkJoinPool。

最常見的方法就是使用ForkJoinPool.commonPool()來創(chuàng)建，commonPool()為所有的ForkJoinTask提供了一個(gè)公共默認(rèn)的線程池。

ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();

另外一種方式是使用構(gòu)造函數(shù)：

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(2);

這里的參數(shù)是并行級(jí)別，2指的是線程池將會(huì)使用2個(gè)處理器核心。

ForkJoinWorkerThread

ForkJoinWorkerThread是使用在ForkJoinPool的工作線程。

public class ForkJoinWorkerThread extends Thread
}

和一般的線程不一樣的是它定義了兩個(gè)變量：

 final ForkJoinPool pool;    // the pool this thread works in
 final ForkJoinPool.WorkQueue workQueue; // work-stealing mechanics

一個(gè)是該worker thread所屬的ForkJoinPool。 另外一個(gè)是支持 work-stealing機(jī)制的Queue。

再看一下它的run方法：

 public void run() {
  if (workQueue.array == null) { // only run once
   Throwable exception = null;
   try {
    onStart();
    pool.runWorker(workQueue);
   } catch (Throwable ex) {
    exception = ex;
   } finally {
    try {
     onTermination(exception);
    } catch (Throwable ex) {
     if (exception == null)
      exception = ex;
    } finally {
     pool.deregisterWorker(this, exception);
    }
   }
  }
 }

簡(jiǎn)單點(diǎn)講就是從Queue中取出任務(wù)執(zhí)行。

ForkJoinTask

ForkJoinTask是ForkJoinPool中運(yùn)行的任務(wù)類型。通常我們會(huì)用到它的兩個(gè)子類：RecursiveAction和RecursiveTask<V>。

他們都定義了一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的compute（）方法用來實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯。不同的是RecursiveAction只是用來執(zhí)行任務(wù)，而RecursiveTask<V>可以有返回值。

既然兩個(gè)類都帶了Recursive，那么具體的實(shí)現(xiàn)邏輯也會(huì)跟遞歸有關(guān)，我們舉個(gè)使用RecursiveAction來打印字符串的例子：

public class CustomRecursiveAction extends RecursiveAction {

 private String workload = "";
 private static final int THRESHOLD = 4;

 private static Logger logger =
   Logger.getAnonymousLogger();

 public CustomRecursiveAction(String workload) {
  this.workload = workload;
 }

 @Override
 protected void compute() {
  if (workload.length() > THRESHOLD) {
   ForkJoinTask.invokeAll(createSubtasks());
  } else {
   processing(workload);
  }
 }

 private List<CustomRecursiveAction> createSubtasks() {
  List<CustomRecursiveAction> subtasks = new ArrayList<>();

  String partOne = workload.substring(0, workload.length() / 2);
  String partTwo = workload.substring(workload.length() / 2, workload.length());

  subtasks.add(new CustomRecursiveAction(partOne));
  subtasks.add(new CustomRecursiveAction(partTwo));

  return subtasks;
 }

 private void processing(String work) {
  String result = work.toUpperCase();
  logger.info("This result - (" + result + ") - was processed by "
    + Thread.currentThread().getName());
 }
}

上面的例子使用了二分法來打印字符串。

我們?cè)倏匆粋€(gè)RecursiveTask<V>的例子：

public class CustomRecursiveTask extends RecursiveTask<Integer> {
 private int[] arr;

 private static final int THRESHOLD = 20;

 public CustomRecursiveTask(int[] arr) {
  this.arr = arr;
 }

 @Override
 protected Integer compute() {
  if (arr.length > THRESHOLD) {
   return ForkJoinTask.invokeAll(createSubtasks())
     .stream()
     .mapToInt(ForkJoinTask::join)
     .sum();
  } else {
   return processing(arr);
  }
 }

 private Collection<CustomRecursiveTask> createSubtasks() {
  List<CustomRecursiveTask> dividedTasks = new ArrayList<>();
  dividedTasks.add(new CustomRecursiveTask(
    Arrays.copyOfRange(arr, 0, arr.length / 2)));
  dividedTasks.add(new CustomRecursiveTask(
    Arrays.copyOfRange(arr, arr.length / 2, arr.length)));
  return dividedTasks;
 }

 private Integer processing(int[] arr) {
  return Arrays.stream(arr)
    .filter(a -> a > 10 && a < 27)
    .map(a -> a * 10)
    .sum();
 }
}

和上面的例子很像，不過這里我們需要有返回值。

在ForkJoinPool中提交Task

有了上面的兩個(gè)任務(wù)，我們就可以在ForkJoinPool中提交了：

int[] intArray= {12,12,13,14,15};
  CustomRecursiveTask customRecursiveTask= new CustomRecursiveTask(intArray);

  int result = forkJoinPool.invoke(customRecursiveTask);
  System.out.println(result);

上面的例子中，我們使用invoke來提交，invoke將會(huì)等待任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。

如果不使用invoke，我們也可以將其替換成fork（）和join（）：

customRecursiveTask.fork();
  int result2= customRecursiveTask.join();
  System.out.println(result2);

fork() 是將任務(wù)提交給pool，但是并不觸發(fā)執(zhí)行， join()將會(huì)真正的執(zhí)行并且得到返回結(jié)果。

本文的例子可以參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/forkjoin

到此這篇關(guān)于java中的fork join框架的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java fork join框架內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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