ForkJoinPool 是 Java 7 加入的一個(gè)并發(fā)處理類(lèi)，位于 java.util.concurrent 包。
Fork / Join 回顧
ForkJoinPool 讓我們可以很方便地把任務(wù)分裂成幾個(gè)更小的任務(wù)，這些分裂出來(lái)的任務(wù)也將會(huì)提交給 ForkJoinPool。任務(wù)可以繼續(xù)分割成更小的子任務(wù)，只要它還能分割。分叉和合并原理包含兩個(gè)遞歸進(jìn)行的步驟。兩個(gè)步驟分別是分叉步驟和合并步驟。
一個(gè)使用了分叉和合并原理的任務(wù)可以將自己分叉(分割)為更小的子任務(wù)，這些子任務(wù)可以被并發(fā)執(zhí)行。如下圖所示：
通過(guò)把自己分割成多個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)可以由不同的 CPU 并行執(zhí)行，或者被同一個(gè) CPU 上的不同線(xiàn)程執(zhí)行。
只有當(dāng)給的任務(wù)過(guò)大，把它分割成幾個(gè)子任務(wù)才有意義。把任務(wù)分割成子任務(wù)有一定開(kāi)銷(xiāo)，因此對(duì)于小型任務(wù)，這個(gè)分割的消耗可能比每個(gè)子任務(wù)并發(fā)執(zhí)行的消耗還要大。
什么時(shí)候把一個(gè)任務(wù)分割成子任務(wù)是有意義的，這個(gè)界限也稱(chēng)作一個(gè)閥值。這要看每個(gè)任務(wù)對(duì)有意義閥值的決定。很大程度上取決于它要做的工作的種類(lèi)。
當(dāng)一個(gè)任務(wù)將自己分割成若干子任務(wù)之后，該任務(wù)將等待所有子任務(wù)結(jié)束。一旦子任務(wù)執(zhí)行結(jié)束，該任務(wù)可以把所有結(jié)果合并到同一個(gè)結(jié)果。圖示如下：
Fork / Join 的使用
Fork / Join 的使用主要涉及 ForkJoinPool 和 ForkJoinTask。ForkJoinTask 類(lèi)定義了任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了 Fork 和 Join 操作；ForkJoinPool 管理線(xiàn)程與任務(wù)的執(zhí)行。
ForkJoinTask 類(lèi)是一個(gè)抽象類(lèi)，要求子類(lèi)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)方法：
getRawResult ：獲取 ForkJoinTask 的執(zhí)行結(jié)果；
setRawResult ：設(shè)置 ForkJoinTask 的執(zhí)行結(jié)果；
exec ：ForkJoinTask 的執(zhí)行邏輯，返回 true 表示正常返回；
為了方便開(kāi)發(fā)，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了 ForkJoinTask 的一個(gè)子類(lèi) RecursiveTask。RecursiveTask 類(lèi)也是一個(gè)抽象類(lèi)，封裝了上述 3 個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)，要求子類(lèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法 compute。這樣一來(lái)，我們只需要實(shí)現(xiàn) compute 一個(gè)方法就可以使用 ForkJoinTask 了。RecursiveTask 的定義如下：
public abstract class RecursiveTask<V> extends ForkJoinTask<V> {
private static final long serialVersionUID = 5232453952276485270L;
V result;
protected abstract V compute();
public final V getRawResult() {
return result;
}
protected final void setRawResult(V value) {
result = value;
}
protected final boolean exec() {
result = compute();
return true;
}
}
以計(jì)算數(shù)組所有數(shù)字的和為例，我們定義一個(gè) Task 類(lèi)繼承 RecursiveTask，在 compute 方法中把數(shù)組一分為二，創(chuàng)建兩個(gè) Task 實(shí)例，分別調(diào)用 fork 方法，再分別調(diào)用 join 方法獲取兩個(gè) Task 的計(jì)算結(jié)果，從而得到數(shù)組所有數(shù)字的和。
public class Task extends RecursiveTask<Long> {
private static final long serialVersionUID = 1L;
long[] data;
int start;
int end;
public Task(long[] data, int start, int end) {
this.data = data;
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Long compute() {
long sum = 0;
if(end - start < 1000){
for(int i = start; i <= end; i++){
sum += data[i];
}
}else {
//分割任務(wù)
int middle = (start + end) / 2;
Task left = new Task(data,start,middle);
Task right = new Task(data,middle + 1,end);
left.fork();//fork 操作
right.fork();//fork 操作
sum = left.join() + right.join();//join操作
}
return sum;
}
}
使用 ForkJoinPool 的方法很簡(jiǎn)單，創(chuàng)建 ForkJoinPool 實(shí)例，然后調(diào)用 invoke 方法執(zhí)行 ForkJoinTask 任務(wù)即可獲得計(jì)算結(jié)果。
long[] data = new long[1024*1024];
Arrays.setAll(data, i -> i);
long sum = new ForkJoinPool().invoke(
new Task(data, 0, data.length - 1)
);
System.out.println(sum);
如果不需要獲取計(jì)算的結(jié)果，比如需要執(zhí)行一些沒(méi)有返回值的操作，也可以調(diào)用 execute 方法。
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