Java并发编程--Fork/Join框架使用

上篇博客我们介绍了通过CyclicBarrier使线程同步，可是上述方法存在一个问题，那就是假设一个大任务跑了2个线程去完毕。假设线程2耗时比线程1多2倍。线程1完毕后必须等待线程2完毕。等待的过程线程1没法复用。如今我们准备解决问题，我们希望线程1完毕自己的任务后能去帮助线程2完毕一部分任务。

Java7引如了Fork/Join框架能够非常好的解决问题。

Fork/Join是一个用于并行运行任务的框架，是一个把大任务切割成若干个小任务。最后汇总每一个小任务结果后得到大任务结果的框架。

fork是分叉。join是结合。

以下看张图来清晰的认识一下：

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事实上Fork/Join本质上是分治算法的一种实现。以下我们来看怎么详细使用：

ForkJoinTask：我们要使用Fork/Join框架，必须首先创建一个Fork/Join任务。它提供在任务中运行fork()和join()操作的机制，通常情况下我们不须要直接继承ForkJoinTask类。而仅仅须要继承它的子类，Fork/Join框架提供了下面两个子类：

RecursiveAction：用于没有返回结果的任务。

RecursiveTask ：用于有返回结果的任务。

ForkJoinPool：ForkJoinTask须要通过ForkJoinPool来运行，任务切割出的子任务会加入到当前工作线程所维护的双端队列中，进入队列的头部。

当一个工作线程的队列里临时没有任务时，它会随机从其它工作线程的队列的尾部获取一个任务。

以下，我们相同实现考试系统抽题的样例。

GetQuestionsTask.java

public class GetQuestionsTask extends RecursiveTask<List> {

	//參数map
	private Map map;
	//參数list==仅仅放题型
	private List questionTypeList;

	public GetQuestionsTask(List questionTypeList,Map map) {
		this.questionTypeList = questionTypeList;
		this.map=map;
	}

	@Override
	protected List compute() {
		System.out.println(questionTypeList.size());
		List list = new ArrayList();
		if (questionTypeList.size() < 2) {
			// 抽题
			list = getQuestions(questionTypeList,map);
		} else {
			int size = questionTypeList.size();
			int mid = size / 2;
			GetQuestionsTask task1 = new GetQuestionsTask(
					questionTypeList.subList(0, mid),map);
			GetQuestionsTask task2 = new GetQuestionsTask(
					questionTypeList.subList(mid, size),map);
			invokeAll(task1, task2);
			try {
				list = groupResults(task1.get(), task2.get());
			} catch (InterruptedException e) {

				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {

				e.printStackTrace();
			}
		}

		return list;
	}

	//合并抽题结果
	private List groupResults(List list1, List list2) {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"開始合并结果......");
		// 合并返回结果
		List list = new ArrayList();
		list.addAll(list1);
		list.addAll(list2);
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"合并结果结束......");
		return list;
	}

	// 抽题
	private List getQuestions(List questTypeList,Map map) {
		List list = new ArrayList();
		for(int i=0;i<questTypeList.size();i++){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"開始抽题......"+questionTypeList.get(i).toString());
			//假数据，向list中放试题
			list.add("0");
			list.add("1");
			list.add("2");
			list.add("3");
			list.add("4");
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {

				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抽题结束..."+questionTypeList.get(i).toString());
		}
		return list;
	}

}

client：

//该池的线程数量不会超过0*7fff个（32767）
		//池中维护着ForkJoinWorkerThread对象数组，数组大小由parallelism属性决定，parallelism默觉得处理器个数
		ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
		GetQuestionsTask task = new GetQuestionsTask(questionTypeList, map);
		pool.execute(task);
		// 试题列表=task.get()
		try {
			List finalList = task.get();
			System.out.println("终于结果个数：" + finalList.size());
		} catch (InterruptedException e) {

			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {

			e.printStackTrace();
		}

总结：

Fork/Join实现了“工作窃取算法”，当一个工作线程的队列里临时没有任务时。它会随机从其它工作线程的队列的尾部获取一个任务。当然，fork/join框架的使用有一定的约束条件：

1.除了fork()  和  join()方法外，线程不得使用其它的同步工具。

线程最好也不要sleep()

2.线程不得进行I/O操作

3.线程不得抛出checked exception。