JUC之Fork/Join框架

Fork/Join框架和异步

定义：

Fork/Join框架是Java 7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。类似于递归或者分而治之的思想。

引用《Java并发编程的艺术》

Fork就是把一个大任务切分为若干子任务并行的执行，Join就是合并这些子任务的执行结果，最后得到这个大任务的结

果。比如计算1+2+…+10000，可以分割成10个子任务，每个子任务分别对1000个数进行求和，最终汇总这10个子任务的结果

工作窃取算法 ：

工作窃取（work-stealing）算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。

当大任务需要处理时，我们把其分割成多个子任务，存放在每个队列中，并且每个线程处理不同队列中的子任务，每当有线程(A)提前完成任务了，那么(A)线程会去其他的队列中窃取任务处理，这是A线程与当前的线程一起处理同一个队列。

由此引出为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，队列采用双端队列。多线程处理同队列的流程是：

被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，

窃取任务的线程(A)永远从双端队列的尾部拿任务执行。

其优缺点：

工作窃取算法的优点：充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。

工作窃取算法的缺点：在某些情况下还是存在竞争，比如双端队列里只有一个任务时。并且该算法会消耗了更多的系统资源，比如创建多个线程和多个双端队列。

使用Fork/Join框架

需求是：计算1+2+3+4+......+100的结果

阈值设置为10，希望每个子任务最大执行10个数的相加。

package com.JucPool;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

class MyTask extends RecursiveTask<Integer>{

    private static final int THRESHOLD = 10; // 阈值
    private int start;
    private int end;
    private int result;

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

    @Override
    protected Integer compute() {
        if((end-start) <= THRESHOLD){
            for(int i = start; i <= end; i++){
                result +=i;
            }
        }else{
            int mid = (start+end)>>1;
            MyTask task1 = new MyTask(start, mid);
            MyTask task2 = new MyTask(mid+1, end);
            //执行子任务
            task1.fork();
            task2.fork();
            //得到最后结果
            result = task1.join()+task2.join();
        }
        return result;
    }
}

public class demo2 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建线程池
        ForkJoinPool joinPool = new ForkJoinPool();
        //资源
        MyTask myTask = new MyTask(1,100);
        //执行任务
        ForkJoinTask<Integer> submit = joinPool.submit(myTask);
        System.out.println(submit.get());
    }
}

使用ForkJoinTask资源需要继承RecursiveTask(用于有返回结果的任务)--ForkJoinTask子类。

首先需要实现compute方法，我们在该方法中判断任务的大小是否小于我们设置的阈值。如果小于阈值，就直接执行任务。如果不足够小，就必须分割成两个子任务，每个子任务在调用fork方法时，又会进入compute方法，看看当前子任务是否需要继续分割成子任务，如果不需要继续分割，则执行当前子任务并返回结果。使用join方法会等待子任务执行完并得到其结果。