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javaJ.U.C中ForkJoin的使用分析

本篇文章给大家分享的是有关java J.U.C中ForkJoin的使用分析，小编觉得挺实用的，因此分享给大家学习，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获，话不多说，跟着小编一起来看看吧。

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ForkJoin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。

与MapReduce思想非常类似。从字面意思上看，Fork就是把一个大任务切割成若干个子任务并行执行，Join就是合并这些子任务的执行结果，最后得到大任务的结果。主要采用工作窃取算法。

    工作窃取算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。下面是工作窃取的流程图：

java J.U.C中ForkJoin的使用分析

为什么要使用工作窃取算法？

    加入我们需要做一个比较大的任务，我们可以把这个任务分割成若干个互不依赖的子任务，为了减少线程间的竞争，于是把这些子任务分别放到不同的队列里，为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里面的任务，线程和队列一一对应。比如A线程负责处理A队列里面的任务，但是有些线程会先把自己的队列里面的任务干完，而其他线程还有对应的任务等待处理，干完活的线程就会帮其他线程干活，于是就会去其他线程的队列里窃取一个任务来执行，这时他们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程与被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务的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。这种优点就是充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争，缺点是在某些情况下还是存在竞争（比如在双端队列只有一个任务时），同时也消耗了更多的系统资源（比如创建了多个线程和多个双端队列）。

    对于ForkJoin框架而言，当一个任务正在等待他使用ForkJoin操作创建的子任务结束时，执行这个任务的工作线程查找其他未被执行的任务，并开始他的执行，通过这种方式，线程充分利用他的运行时间来提高应用程序的性能，为了实现这个目标ForkJoin框架执行的任务有一些局限性。

局限性

  • 任务只能使用Fork和Join操作来作为同步机制，如果使用了其他同步机制，那他们在同步操作时工作线程就不能执行其他任务了。比如在forkjoin框架中使任务进入sleep，在睡眠期间内正在执行这个任务的工作线程将不会执行其他任务了。

  • 我们所拆分的任务不应该去执行IO操作。例如读写数据文件

  • 任务不能抛出检查异常。必须通过必要的代码来处理他们

ForkJoin框架的核心是两个类：ForkJoinPool和ForkJoinTask。ForkJoinPool负责做实现（包括工作窃取算法）他管理工作线程提供任务的状态以及他们的执行信息。而ForkJoinTask则主要提供在任务中执行Fork和Join操作的机制。

@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;
        //如果任务足够小就计算任务
        boolean canCompute = (end - start) <= threshold;
        if (canCompute) {
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
        } else {
            // 如果任务大于阈值，就分裂成两个子任务计算
            int middle = (start + end) / 2;
            ForkJoinTaskExample leftTask = new ForkJoinTaskExample(start, middle);
            ForkJoinTaskExample rightTask = new ForkJoinTaskExample(middle + 1, end);

            // 执行子任务
            leftTask.fork();
            rightTask.fork();

            //等待任务执行结束合并其结果
            int leftResult = leftTask.join();
            int rightResult = rightTask.join();

            // 合并子任务
            sum = leftResult + rightResult;
        }
        return sum;
    }

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

        //生成一个计算任务，计算1+2+3+4...+100
        ForkJoinTaskExample taskExample = new ForkJoinTaskExample(1, 100);
        Future result = forkJoinPool.submit(taskExample);
        try{
            log.info("result:{}", result.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("exception", e);
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

以上就是java J.U.C中ForkJoin的使用分析，小编相信有部分知识点可能是我们日常工作会见到或用到的。希望你能通过这篇文章学到更多知识。更多详情敬请关注创新互联行业资讯频道。


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