Java 并发编程之ForkJoin框架

Java 并发编程之ForkJoin框架

目录1、什么是ForkJoin框架2、ForkJoinTask3、ForkJoinPool4、打印斐波那契数列5、ForkJoin归并排序总结

1、什么是ForkJoin框架

ForkJoin框架是java的JUC包里提供的，用于处理一些比较繁重的任务，会将这个大任务分为多个小任务，多个小任务处理完成后会将结果汇总给Result，体现的是一种“分而治之”的思想。第一步，拆分fork任务，将大任务分为多个小任务；第二步，归并join，会将小任务的处理结果进行归并为一个结果。

2、ForkJoinTask

ForkJoinTask是ForkJoin框架的提供的任务API，ForkJoinTask是一个抽象类，有两个主要的实现类，RecursiveTask和RecursiveAction，其中RecursiveTask和RecursiveAction的主要区别是，RecursiveAction没有返回值，而RecursiveTask是有返回值的

3、ForkJoinPool

ForkJoinPool类是forkjoin框架的线程池实现，基于ExecutorService接口。这个线程池是jdk1.7才加入的，用于管理线程，执行forkjoin的任务。对于线程池的使用，我们使用ThreadPoolExecutor比较多，可以在idea里看一下uml类图，可以看出ForkJoinPool和ThreadPoolExecutor实现差不多的。

ForkJoinPool()

ForkJoinPool(int parallelism)

ForkJoinPool(int parallelism, ForkJoinWorkerThreadFactory factory,

UncaughtExceptionHandler handler, boolean asyncMode)

几个重要的参数：

parallelism：并行度，并行执行线程，可用指定，也可以不指定，不指定的情况，是根据cpu核数创建可用的线程

ForkJoinWorkerThreadFactory：创建线程的工厂实现

UncaughtExceptionHandler ：因为未知异常中断的回调处理

asyncMode：是否异步，默认情况是false

使用时候，可以直接创建ForkJoinPool，可以不传参，不传参的情况，默认指定的线程并行数为Runtime.getRunTime().availableProcessors();，表示根据cpu核数创建可用线程数

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();

ArraySortTask task = new ArraySortTask(array , 0 , size);

forkJoinPool.submit(task);

task.get();

也是可用传参，对并行度进行指定的public ForkJoinPool(int parallelism)， parallelism并行度，并行执行几个线程

将forkjoin任务加入到FrokJoinPool线程池有几种方式

execute()：调用其 fork 方法在多个线程之间拆分工作。

invoke()：在ForkJoinPool线程池上调用invoke方法

submit()：返回一个Future对象，Future可以进行监控，任务完成后返回结果

4、打印斐波那契数列

ForkJoin框架可以用于一些递归遍历的场景，对于斐波那契数列，你可以比较熟悉，因为在面试中有时候经常问到，斐波那契数列的特点就是最后一项的结果等于前面两项的和

package com.example.concurrent.forkjoin;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;

import java.util.concurrent.ForkJoinTask;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

/**

*

* 斐波那契数列

*

*

*

* @author nicky.ma

* 修改记录

* 修改后版本: 修改人： 修改日期: 2021/10/12 16:22 修改内容:

*

*/

public class Fibonacci extends RecursiveTask{

private int n;

public Fibonacci(int n) {

this.n = n;

}

@Override

protected Integer compute() {

if (n <= 1)

return n;

Fibonacci f1 = new Fibonacci(n - 1);

f1.fork();

Fibonacci f2 = new Fibonacci(n - 2);

f2.fork();

return f1.join() + f2.join();

}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();

for (int i = 0; i< 10; i++) {

ForkJoinTask task = pool.submit(new Fibonacci(i));

System.out.println(task.get());

}

}

}

5、ForkJoin归并排序

面试题：快速实现对一个长度百万的数组的排序

难点：可以使用归并排序，多线程如何组织实现归并排序

package com.example.concurrent.forkjoin;

import java.util.Arrays;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;

import java.util.concurrent.RecursiveAction;

/**

*

* 大数组排序

*

*

*

* @author mazq

* 修改记录

* 修改后版本: 修改人： 修改日期: 2021/10/12 17:04 修改内容:

*

*/

public class ArraySortTask extends RecursiveAction{

final long[] array; final int lo, hi;

ArraySortTask(long[] array, int lo, int hi) {

this.array = array; this.lo = lo; this.hi = hi;

}

ArraySortTask(long[] array) { this(array, 0, array.length); }

@Override

protected void compute() {

if (hi - lo < THRESHOLD)

// 少于阀值,使用Arrays.sort 快排

sortSequentially(lo, hi);

else {

/* 归并排序 */

// 取中间值

int mid = (lo + hi) >>> 1;

// 拆分任务

invokeAll(new ArraySortTask(array, lo, mid),

new ArraySortTask(array, mid, hi));

// 归并结果

merge(lo, mid, hi);

}

}

// implementation details follow:

static final int THRESHOLD = 1000;

void sortSequentially(int lo, int hi) {

Arrays.sort(array, lo, hi);

}

void merge(int lo, int mid, int hi) {

long[] buf = Arrays.copyOfRange(array, lo, mid);

for (int i = 0, j = lo, k = mid; i < buf.length; j++)

array[j] = (k == hi || buf[i] < array[k]) ?

buf[i++] : array[k++];

}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

int size = 10_000;

long[] array = new long[size];

Random random = new Random();

for (int i = 0; i< size; i++) {

array[i] = random.nextInt();

}

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();

ArraySortTask task = new ArraySortTask(array , 0 , size);

forkJoinPool.submit(task);

task.get();

for (long a : array) {

System.out.println(a);

}

}

}

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容!

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