多线程(五) Fork/Join框架介绍及实例讲解
来源:互联网 发布:js怎么给span赋值 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 03:52
什么是Fork/Join框架
Fork/Join框架是Java7提供了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。
我们再通过Fork和Join这两个单词来理解下Fork/Join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。Fork/Join的运行流程图如下:
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。工作窃取的运行流程图如下:
ForkJoinPool
Java提供了ForkJoinPool来支持将一个任务拆分成多个“小任务”并行计算,再把多个“小任务”的结果合成总的计算结果。
ForkJoinPool是ExecutorService的实现类,因此是一种特殊的线程池。ForkJoinPool提供了如下两个常用的构造器。
- public ForkJoinPool(int parallelism):创建一个包含parallelism个并行线程的ForkJoinPool
- public ForkJoinPool() :以Runtime.getRuntime().availableProcessors()的返回值作为parallelism来创建ForkJoinPool
创建ForkJoinPool实例后,可以钓鱼ForkJoinPool的submit(ForkJoinTask<T> task)或者invoke(ForkJoinTask<T> task)来执行指定任务。其中ForkJoinTask代表一个可以并行、合并的任务。ForkJoinTask是一个抽象类,它有两个抽象子类:RecursiveAction和RecursiveTask。
- RecursiveTask代表有返回值的任务
- RecursiveAction代表没有返回值的任务。
RecursiveAction
下面以一个没有返回值的大任务为例,介绍一下RecursiveAction的用法。
大任务是:打印0-100的数值。
小任务是:每次只能打印20个数值。
代码执行
package cn.itcast.lishehe;import java.util.concurrent.ForkJoinPool;import java.util.concurrent.RecursiveAction;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * * @author lishehe-2015年6月19日 *RecursiveAction代表没有返回值的任务。 */class PrintTask extends RecursiveAction { // 每个"小任务"最多只打印20个数 private static final int MAX = 20; private int start; private int end; PrintTask(int start, int end) { this.start = start; this.end = end; } @Override protected void compute() { // 当end-start的值小于MAX时候,开始打印 if ((end - start) < MAX) { for (int i = start; i < end; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "的i值:" + i); } } else { // 将大任务分解成两个小任务 int middle = (start + end) / 2; PrintTask left = new PrintTask(start, middle); PrintTask right = new PrintTask(middle, end); // 并行执行两个小任务 left.fork(); right.fork(); } } } public class ForkJoinPoolTest { /** * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { // 创建包含Runtime.getRuntime().availableProcessors()返回值作为个数的并行线程的ForkJoinPool ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(); // 提交可分解的PrintTask任务 forkJoinPool.submit(new PrintTask(0, 1000)); forkJoinPool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);//阻塞当前线程直到 ForkJoinPool 中所有的任务都执行结束 // 关闭线程池 forkJoinPool.shutdown(); } }
运行结果
从上面结果来看,ForkJoinPool启动了四个线程来执行这个打印任务,我的计算机的CPU是四核的。大家还可以看到程序虽然打印了0-999这一千个数字,但是并不是连续打印的,这是因为程序将这个打印任务进行了分解,分解后的任务会并行执行,所以不会按顺序打印。
RecursiveTask
下面以一个有返回值的大任务为例,介绍一下RecursiveTask的用法。
大任务是:计算随机的1000个数字的和。
小任务是:每次只能70个数值的和。
package cn.itcast.lishehe;import java.util.Random;import java.util.concurrent.ForkJoinPool;import java.util.concurrent.Future;import java.util.concurrent.RecursiveTask;/** * * @author 李社河-2015年6月19日 *RecursiveTask代表没有返回值的任务。 */class SumTask extends RecursiveTask<Integer> { // 每个"小任务"最多只打印70个数 private static final int MAX = 70; private int arr[]; private int start; private int end; SumTask(int arr[], int start, int end) { this.arr = arr; this.start = start; this.end = end; } @Override protected Integer compute() { int sum = 0; // 当end-start的值小于MAX时候,开始打印 if ((end - start) < MAX) { for (int i = start; i < end; i++) { sum += arr[i]; } return sum; } else { System.err.println("=====任务分解======"); // 将大任务分解成两个小任务 int middle = (start + end) / 2; SumTask left = new SumTask(arr, start, middle); SumTask right = new SumTask(arr, middle, end); // 并行执行两个小任务 left.fork(); right.fork(); // 把两个小任务累加的结果合并起来 return left.join() + right.join(); } } } public class ForkJoinPoolTest2 { /** * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { int arr[] = new int[1000]; Random random = new Random(); int total = 0; // 初始化100个数字元素 for (int i = 0; i < arr.length; i++) { int temp = random.nextInt(100); // 对数组元素赋值,并将数组元素的值添加到total总和中 total += (arr[i] = temp); } System.out.println("初始化时的总和=" + total); // 创建包含Runtime.getRuntime().availableProcessors()返回值作为个数的并行线程的ForkJoinPool ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(); // 提交可分解的PrintTask任务 Future<Integer> future = forkJoinPool.submit(new SumTask(arr, 0, arr.length)); System.out.println("计算出来的总和=" + future.get()); // 关闭线程池 forkJoinPool.shutdown(); } }
从上面结果来看,ForkJoinPool将任务分解了15次,程序通过SumTask计算出来的结果,和初始化数组时统计出来的总和是相等的,这表明计算结果一切正常。
总结
第一步分割任务
首先我们需要有一个fork类来把大任务分割成子任务,有可能子任务还是很大,所以还需要不停的分割,直到分割出的子任务足够小。
第二步执行任务并合并结果。
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。
能够轻松的利用多个 CPU 提供的计算资源来协作完成一个复杂的计算任务,提高运行效率!
- 多线程(五) Fork/Join框架介绍及实例讲解
- 特殊的线程池---Fork/Join框架介绍及实例讲解
- 多线程(十一)Fork/Join框架介绍
- Java多线程系列----Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍
- Java并发编程五:Fork/Join框架介绍
- java多线程-专题-聊聊并发(八)——Fork/Join框架介绍
- java Fork/Join框架介绍
- Fork/Join框架介绍 I
- 《Java Fork/Join框架介绍》
- 将navigationBar上的左边按钮移除
- socket.io + nodes 实现webSocket消息提醒
- 百度竞价排名撤销影响自然排名吗?
- 【Qt编程】基于Qt的词典开发系列--后序
- NET/ASP.NET Routing路由(深入解析路由系统架构原理)
- 多线程(五) Fork/Join框架介绍及实例讲解
- SqlServer索引及优化详解
- 中断下半部-tasklet
- oracle 11g win7 64位 安装 未找到WFMLRSVCApp.ear
- 网站权重分析方式与seo重要性
- GifView——Android显示GIF动画
- NET/ASP.NET MVC Controller 控制器(深入解析控制器运行原理)
- GDB调试release程序
- .NET/ASP.NET MVC Controller 控制器(IController控制器的创建过程)