java J.U.C中ForkJoin的使用分析

本篇文章給大家分享的是有關java J.U.C中ForkJoin的使用分析，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

ForkJoin框架是Java7提供的一個用于并行執行任務的框架，是一個把大任務分割成若干個小任務，最終匯總每個小任務結果后得到大任務結果的框架。

與MapReduce思想非常類似。從字面意思上看，Fork就是把一個大任務切割成若干個子任務并行執行，Join就是合并這些子任務的執行結果，最后得到大任務的結果。主要采用工作竊取算法。

    工作竊取算法是指某個線程從其他隊列里竊取任務來執行。下面是工作竊取的流程圖：

為什么要使用工作竊取算法？

    加入我們需要做一個比較大的任務，我們可以把這個任務分割成若干個互不依賴的子任務，為了減少線程間的競爭，于是把這些子任務分別放到不同的隊列里，為每個隊列創建一個單獨的線程來執行隊列里面的任務，線程和隊列一一對應。比如A線程負責處理A隊列里面的任務，但是有些線程會先把自己的隊列里面的任務干完，而其他線程還有對應的任務等待處理，干完活的線程就會幫其他線程干活，于是就會去其他線程的隊列里竊取一個任務來執行，這時他們會訪問同一個隊列，所以為了減少竊取任務線程與被竊取任務線程之間的競爭，通常會使用雙端隊列，被竊取任務的線程永遠從雙端隊列的頭部拿任務執行，而竊取任務的線程永遠從雙端隊列的尾部拿任務執行。這種優點就是充分利用線程進行并行計算，減少了線程間的競爭，缺點是在某些情況下還是存在競爭（比如在雙端隊列只有一個任務時），同時也消耗了更多的系統資源（比如創建了多個線程和多個雙端隊列）。

    對于ForkJoin框架而言，當一個任務正在等待他使用ForkJoin操作創建的子任務結束時，執行這個任務的工作線程查找其他未被執行的任務，并開始他的執行，通過這種方式，線程充分利用他的運行時間來提高應用程序的性能，為了實現這個目標ForkJoin框架執行的任務有一些局限性。

局限性

• 任務只能使用Fork和Join操作來作為同步機制，如果使用了其他同步機制，那他們在同步操作時工作線程就不能執行其他任務了。比如在forkjoin框架中使任務進入sleep，在睡眠期間內正在執行這個任務的工作線程將不會執行其他任務了。

• 我們所拆分的任務不應該去執行IO操作。例如讀寫數據文件

• 任務不能拋出檢查異常。必須通過必要的代碼來處理他們

ForkJoin框架的核心是兩個類：ForkJoinPool和ForkJoinTask。ForkJoinPool負責做實現（包括工作竊取算法）他管理工作線程提供任務的狀態以及他們的執行信息。而ForkJoinTask則主要提供在任務中執行Fork和Join操作的機制。

@Slf4j
public class ForkJoinTaskExample extends RecursiveTask<Integer> {

    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;
        //如果任務足夠小就計算任務
        boolean canCompute = (end - start) <= threshold;
        if (canCompute) {
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
        } else {
            // 如果任務大于閾值，就分裂成兩個子任務計算
            int middle = (start + end) / 2;
            ForkJoinTaskExample leftTask = new ForkJoinTaskExample(start, middle);
            ForkJoinTaskExample rightTask = new ForkJoinTaskExample(middle + 1, end);

            // 執行子任務
            leftTask.fork();
            rightTask.fork();

            //等待任務執行結束合并其結果
            int leftResult = leftTask.join();
            int rightResult = rightTask.join();

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

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

        //生成一個計算任務，計算1+2+3+4...+100
        ForkJoinTaskExample taskExample = new ForkJoinTaskExample(1, 100);
        Future<Integer> 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，小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業資訊頻道。