Java fork-join框架

1 fork-join框架的介绍

fork-join框架允许在几个工作进程中断某个任务，然后等待结果组合它们。 它在很大程度上利用了多处理器机器的生产能力。 以下是fork-join框架中使用的核心概念和对象。

2 Fork

Fork是一个进程，其中任务将其分成可以并发执行的较小且独立的子任务。

2.1 fork的语法

Sum left  = new Sum(array, low, mid);
left.fork();

这里Sum是RecursiveTask的子类，left.fork()方法将任务分解为子任务。

3 Join

连接(Join)是子任务完成执行后任务加入子任务的所有结果的过程，否则它会持续等待。

3.1 Join的语法

left.join();

这里剩下的是Sum类的一个对象。

4 ForkJoinPool

它是一个特殊的线程池，旨在使用fork-and-join任务拆分。

4.1 ForkJoinPool的语法

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(4);

这里有一个新的ForkJoinPool，并行级别为4个CPU。

5 RecursiveAction

RecursiveAction表示不返回任何值的任务。

5.1 RecursiveAction的语法

class Writer extends RecursiveAction {
   @Override
   protected void compute() { }
}

6 RecursiveTask

RecursiveTask表示返回值的任务。

6.1 RecursiveTask的语法

class Sum extends RecursiveTask {
   @Override
   protected Long compute() { return null; }
}

7 fork-join框架的案例

以下TestThread程序显示了基于线程的环境中Fork-Join框架的使用。

package com.yiidian;

/**
 * 一点教程网： http://www.yiidian.com
 */
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class TestThread {

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException, ExecutionException {
      int nThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
      System.out.println(nThreads);

      int[] numbers = new int[1000]; 

      for(int i=0; i< numbers.length; i++){
         numbers[i] = i;
      }

      ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(nThreads);
      Long result = forkJoinPool.invoke(new Sum(numbers,0,numbers.length));
      System.out.println(result);
   }  

   static class Sum extends RecursiveTask<Long> {

      int low;
      int high;
      int[] array;

      Sum(int[] array, int low, int high) {
         this.array = array;
         this.low   = low;
         this.high  = high;
      }

      protected Long compute() {
         if(high - low <= 10) {
            long sum = 0;
            for(int i=low; i < high; ++i) 
               sum += array[i];
               return sum;
         } else {            
            int mid = low + (high - low) / 2;
            Sum left  = new Sum(array, low, mid);
            Sum right = new Sum(array, mid, high);
            left.fork();
            long rightResult = right.compute();
            long leftResult  = left.join();
            return leftResult + rightResult;
         }
      }
   }
}

输出结果为：

4
499500