Fork/Join

Fork/Join框架

Fork/Join框架是Java 7提供的并行执行任务框架。思想是将大任务分成小任务，然后小任务分别计算出结果，再结合起来，汇总结果作为大任务结果。其思想和MapReduce的思想非常类似。对于任务的分割，要求各个子任务之间相互独立，能够并行独立地执行任务，互相之间不影响。

从以上描述可以看出，Fork/Join框架主要由子任务、任务调度两部分组成。

• ForkJoinPool: ForkJoin同样是利用了线程池，和ThreadPoolExecutor一样实现了自己的线程池。对任务进行调度

• ForkJoinTask: 在Fork/Join框架中执行的任务类。子任务对其进行继承

  • RecursiveAction: 用于不用返回结果的子任务
  • RecursiveTask: 用于返回有结果的子任务

ForkJoinPool

ForkJoinPool是ForkJoin框架中的任务调度器，提供了三种调度子任务的方法

• execute 异步执行指定任务
• invoke/invokeAll 执行指定任务，等待完成，返回结果
• submit 异步执行指定任务，并立即返回一个Future对象

ForkJoin提供工作窃取（work-stealing）算法，使得若一个工作线程的task队列为空，没有任务可以执行时，从其他工作线程中获取任务主动执行。为了实现工作窃取，在工作线程中维护双端队列，窃取任务线程从队尾取任务，被窃取任务线程从队头获取任务。这种机制充分利用线程进行并行计算，减少线程竞争。但是当队列中只存在一个任务了时，两个线程去取反而会造成资源浪费。

Fork/Join维护两个数组，分别是ForkJoinTask数组和ForkJoinWorkerThread数组。ForkJoinTask负责存放程序交给ForkJoinPool的任务，ForkJoinWorkerThread负责执行这些任务。

ForkJoinTask

通过定义ForkJoinTask来执行任务，一般不需要直接继承ForkJoinTask，可以根据是否需要返回计算结果，选择继承RecursiveAction还是RecursiveTask。继承后需要重写compute方法，以完成任务分割以及计算结果汇总的定义。

• fork()

  当ForkJoinTask提交执行任务时，会调用fork()方法。fork会让ForkJoinWorkerThread调用push来异步执行该任务。

• join()

  join() 方法是阻塞当前进程，等待取得结果.在join的具体实现中，会利用Future的特性查看当前任务的状态来判断返回结果。

一般开发ForkJoin程序，主要是实现自定义ForkJoinTask。

Demo

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;import java.util.concurrent.Future;public class testForkJoin{    public static void main(String[] args)    {        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();        MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask(1,100);        Future<Integer> result = pool.submit(task);        System.out.println("result is" + result.get());    }}

Task

import java.util.concurrent.RecursiveTask;public class MyForkJoinTask extends RecursiveTask<Integer>{    private final int spilSize = 2;    private int start,end;    public MyForkJoinTask (int start,int end)    {        this.start=start;        this.end=end;    }    protected Integer compute() {        // TODO Auto-generated method stub        int sum = 0;        if((end-start)<2)        {            for(int i=start;i<end;i++)            {                sum+=i;            }        }        else        {            int middle = (start+end)/2;            MyForkJoinTask firstTask = new MyForkJoinTask(start,middle);            MyForkJoinTask secondTask = new MyForkJoinTask(middle+1,end);            firstTask.fork();   //提交任务            secondTask.fork();  //            Integer firstResult = firstTask.join();   //阻塞线程等待任务结果            Integer secondResult = secondTask.join()            sum=firstResult.intValue()+secondResult.intValue();        }        return null;    }}