【并发】Fork/join框架

        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。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。那么，为什么需要使用工作窃取算法呢？假如我们需要做一个比较大的任务，可以把这个任务分割为若干互不依赖的子任务，为了减少线程间的竞争，把这些子任务分别放到不同的队列里，并为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。比如A线程负责处理A队列里的任务。但是，有的线程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。而在这时它们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和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。

         使用工作窃取算法可以充分利用线程并行计算，减少了线程间的竞争，但是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。

框架的设计

         框架的设计就和框架的名字一样需要分为两部分，第一步就是分割任务，把一个大的任务分割成小的任务，小的任务还可以分割成更小的任务。第二步就是执行这些任务。分割的子任务分别放在双端队列里，然后几个启动线程分别从双端队列里获取任务执行。子任务执行完的结果都统一放在一个队列里，启动一个线程从队列里拿数据，然后合并这些数据。

   在Fork/Join中包含两个类两完成以上两件事情。ForkJoinTask:要使用ForkJoin框架就首先要创建一个ForkJoin任务，还有一个类就是ForkJoinPool。ForkJoinTask需要通过ForkJoinPool来执行。

  

示例

package com.tgb.thread;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.ForkJoinPool;import java.util.concurrent.Future;import java.util.concurrent.RecursiveTask;public class CountTask extends RecursiveTask<Integer> {private static final int THRESHOLD = 2; // 阈值private int start;private int end;public CountTask(int start, int end) {this.start = start;this.end = end;}@Overrideprotected 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;CountTask leftTask = new CountTask(start, middle);CountTask rightTask = new CountTask(middle + 1, end);// 执行子任务leftTask.fork();rightTask.fork();// 等待子任务执行完，并得到其结果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，负责计算1+2+3+4CountTask task = new CountTask(1, 4);// 执行一个任务Future<Integer> result = forkJoinPool.submit(task);try{System.out.println(result.get());}catch (InterruptedException e) {} catch (ExecutionException e) {}}}

 

通过这个例子，我们进一步了解ForkJoinTask，ForkJoinTask与一般任务的主要区别在于它需要实现compute方法，

在这个方法里，首先需要判断任务是否足够小，如果足够小就直接执行任务。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。