还记得我们在初始介绍线程池的时候提到了Executor框架的体系,到现在为止我们只有一个没有介绍,与ThreadPoolExecutor一样继承与AbstractExecutorService的ForkJoinPool.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。

我们通过表面的意思去理解ForkJoin框架:Fork即把一个大任务切割成若干部分并行执行,join即把这些被切分的任务的执行结果合并一起汇总,我们可以用下图来表示:

Fork / Join的逻辑很简单:

(1)将每个大任务分离(fork)为较小的任务;
(2)在单独的线程中处理每个任务(如果必要,将它们分离成更小的任务);
(3)加入结果。

Fork/Join框架的核心是由下列两个类组成的。

①ForkJoinPool:这个类实现了ExecutorService接口和工作窃取算法(Work-Stealing Algorithm)。它管理工作者线程,并提供任务的状态信息,以及任务的执行信息。

②ForkJoinTask:这个类是一个将在ForkJoinPool中执行的任务的基类。

理解一个概念的最好方法是在实践中体会他,我们先写一个小程序,在此基础上一点一点来分析:

public class ForkJoinPoolTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
pool.submit(new PrintTask(1,100));
pool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);//阻塞当前线程直到 ForkJoinPool 中所有的任务都执行结束
pool.shutdown();
}
} class PrintTask extends RecursiveAction{
private int start;
private int end;
private int num;
final int MAX = 50; public PrintTask(int start, int end) {
this.start = start;
this.end = end;
} @Override
protected void compute() {
if(end - start < 50){
for(int i = start;i <= end; i++){
num += i;
}
System.out.println("当前任务结果为: "+num);
}else{
int mid = (end + start)/2;
PrintTask left = new PrintTask(start,mid);
PrintTask right = new PrintTask(mid+1,end);
left.fork();
right.fork();
}
}
}

结果为:

当前任务结果为: 3775
当前任务结果为: 1275 Process finished with exit code 0

我们通过结果可以看到当前任务被分裂为两个子任务去执行。而执行任务的类继承了RecursiveAction这个类,那他到底在Fork-Join框架中发挥什么作用呢?我们不妨看一下:

首先我们来看一下Fork-Join框架提交任务的方法仍旧还是submit和execute:

void execute(ForkJoinTask<?> task) //安排(异步)执行给定任务

void execute(Runnable task) //在未来的某个时候执行给定的命令

<T> ForkJoinTask<T> submit(Callable<T> task) //执行一个有返回值得任务,返回一个Future类型的实例代表任务的结果

<T> ForkJoinTask<T> submit(ForkJoinTask<T> task) //提交一个ForkJoinTask类型的任务

ForkJoinTask<?> submit(Runnable task) //提交一个Runnable类型的任务,返回一个Future类型的实例代表任务结果 

<T> ForkJoinTask<T> submit(Runnable task, T result) //提交一个Runnable类型的任务,返回一个Future类型的实例代表任务结果 

由execute和submit的参数我们可以看到Fork-join框架可以提交ForkJoinTask,Callable和Runnable类型的任务。这个ForkJoinTask我们之前没见过,先来看一下:

public abstract class ForkJoinTask<V> implements Future<V>, Serializable {
}

我们看到ForkJoinTask实现了Future接口,一个ForkJoinTask是一个轻量级的Future。对ForkJoinTask效率源于一组限制(这只是部分静态强制执行)反映其用途作为计算任务计算纯函数或纯粹孤立的对象操作。主要的协调机制fork(),安排异步执行,而不进行join(),直到任务的结果已经计算。通常我们并不直接继承 ForkJoinTask,它包含了太多的抽象方法。针对特定的问题,我们可以选择 ForkJoinTask 的不同子类来完成任务:

RecursiveAction:用于任务没有返回结果的场景。

RecursiveTask:用于任务有返回结果的场景。

上面的例子中我们就是继承了RecursiveAction子类用于没有返回结果的场景,下面我们再看一下RecursiveTask用于有返回结果的场景:

public class TestRecursiveTask {

    public static void main(String[] args) {
Integer result = 0;
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
Future<Integer> future = pool.submit(new SumTask(30));
try {
result = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(result+"===========================");
}
}
class SumTask extends RecursiveTask<Integer> {
int num; public SumTask(int num) {
this.num = num;
} @Override
protected Integer compute() {
if(num <= 20){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("生产完成"+num+"个产品");
return num;
}else{
SumTask task1 = new SumTask(20);
SumTask task2 = new SumTask(num - 20);
task1.fork();
task2.fork();
return task1.join() + task2.join();
}
}
}

结果为:

生产完成20个产品
生产完成10个产品
30=========================== Process finished with exit code 0

我们看到继承RecursiveTask类指定了返回值类型为Integer,在compute方法中的返回值类型即为Integer类型。

从以上的例子中可以看到,通过使用 Fork/Join 模式,软件开发人员能够方便地利用多核平台的计算能力。尽管还没有做到对软件开发人员完全透明,Fork/Join 模式已经极大地简化了编写并发程序的琐碎工作。对于符合 Fork/Join 模式的应用,软件开发人员不再需要处理各种并行相关事务,例如同步、通信等,以难以调试而闻名的死锁和 data race 等错误也就不会出现,提升了思考问题的层次。你可以把 Fork/Join 模式看作并行版本的 Divide and Conquer 策略,仅仅关注如何划分任务和组合中间结果,将剩下的事情丢给 Fork/Join 框架。

java并发编程(十八)----(线程池)java线程池框架Fork-Join的更多相关文章

  1. Java并发编程(八):线程调度——线程池

    new Thread的弊端 执行一个异步任务你还只是如下new Thread吗? new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { / ...

  2. Java并发编程(二)如何保证线程同时/交替执行

    第一篇文章中,我用如何保证线程顺序执行的例子作为Java并发系列的开胃菜.本篇我们依然不会有源码分析,而是用另外两个多线程的例子来引出Java.util.concurrent中的几个并发工具的用法. ...

  3. 那些年读过的书《Java并发编程实战》和《Java并发编程的艺术》三、任务执行框架—Executor框架小结

    <Java并发编程实战>和<Java并发编程的艺术>           Executor框架小结 1.在线程中如何执行任务 (1)任务执行目标: 在正常负载情况下,服务器应用 ...

  4. Java并发编程里的volatile。Java内存模型核CPU内存架构的对应关系

    CPU内存架构:https://www.jianshu.com/p/3d1eb589b48e Java内存模型:https://www.jianshu.com/p/27a9003c33f4 多线程下的 ...

  5. Java并发(十八):阻塞队列BlockingQueue

    阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列. 这两个附加的操作是:在队列为空时,获取元素的线程会等待队列变为非空.当队列满时,存储元素的线程会等待队列可用. 阻塞队列常用于生产 ...

  6. Java并发编程(五):Java线程安全性中的对象发布和逸出

    发布(Publish)和逸出(Escape)这两个概念倒是第一次听说,不过它在实际当中却十分常见,这和Java并发编程的线程安全性就很大的关系. 什么是发布?简单来说就是提供一个对象的引用给作用域之外 ...

  7. java并发编程JUC第九篇:CountDownLatch线程同步

    在之前的文章中已经为大家介绍了java并发编程的工具:BlockingQueue接口.ArrayBlockingQueue.DelayQueue.LinkedBlockingQueue.Priorit ...

  8. Java并发编程实战 第16章 Java内存模型

    什么是内存模型 JMM(Java内存模型)规定了JVM必须遵循一组最小保证,这组保证规定了对变量的写入操作在何时将对其他线程可见. JMM为程序中所有的操作定义了一个偏序关系,称为Happens-Be ...

  9. java并发编程实战《二》java内存模型

    Java解决可见性和有序性问题:Java内存模型 什么是 Java 内存模型? Java 内存模型是个很复杂的规范,可以从不同的视角来解读,站在我们这些程序员的视角,本质上可以理解为, Java 内存 ...

  10. Java并发编程(三)什么是线程池

    什么是线程池 学习编程的小伙伴们会经常听到“线程池”.“连接池”这类的词语,可是到底“池”是什么意思呢?我讲个故事大家就理解了:在很久很久以前有一家银行,一年之中只有一个客户来办理业务,随着时间的推移 ...

随机推荐

  1. OCR文字识别笔记总结

    OCR的全称是Optical Character Recognition,光学字符识别技术.目前应用于各个领域方向,甚至这些应用就在我们的身边,比如身份证的识别,交通路牌的识别,车牌的自动识别等等.本 ...

  2. 究竟什么是Windows句柄

    图解说明——究竟什么是Windows句柄     这里需要说明: 1.这里将句柄所能标识的所有东西(如窗口.文件.画笔等)统称为“对象”. 2.图中一个小横框表示一定大小的内存区域,并不代表一个字节, ...

  3. 跟我学SpringCloud | 第十四篇:Spring Cloud Gateway高级应用

    SpringCloud系列教程 | 第十四篇:Spring Cloud Gateway高级应用 Springboot: 2.1.6.RELEASE SpringCloud: Greenwich.SR1 ...

  4. 深入学习Spring框架(四)- 事务管理

    1.什么是事务? 事务(Transaction)是一个操作序列.这些操作要么都做,要么都不做,是一个不可分割的工作单位,是数据库环境中的逻辑工作单位.事务是为了保证数据库的完整性.例如:A给B转账,需 ...

  5. printf函数的返回值

    先看下面一段程序: 文末会给大家推荐几本好书,希望能够需要的朋友一点帮助! #include <stdio.h> int main() { int i = 123; printf(&quo ...

  6. 洛谷 P1970 花匠

    题目描述 花匠栋栋种了一排花,每株花都有自己的高度.花儿越长越大,也越来越挤.栋栋决定把这排中的一部分花移走,将剩下的留在原地,使得剩下的花能有空间长大,同时,栋栋希望剩下的花排列得比较别致. 具体而 ...

  7. USACO-修理牛棚

    #include<cstdio> #include<algorithm> using namespace std; int a[201],b[201]; int main() ...

  8. c语言进阶3-有参函数

    一.       有参函数的定义 有参函数的定义格式如下: 类型标识符  函数名(形式参数表列) { 语句: } 如 void fun(int a,int b) { printf(“a+b=%d”,a ...

  9. MVC+EFCore 完整教程18 -- 升级分布视图至 View Component

    之前我们详细介绍过分布视图(partial view),在有一些更加复杂的场景下,.net core为我们提供了更加强大的组件 view  component, 可以认为view component是 ...

  10. linux初学者-系统服务的控制

      linux系统中系统服务的控制是比较重要的一部分,这也直接影响到计算机的使用,以下将会介绍一些系统服务的控制. 1.系统服务命令 系统的初始化程序是系统开始的第一个进程,pid为1.可以通过以下命 ...