Fork/Join 原理详解和使用

一、简介

---

从JDK1.7开始，Java提供ForkJoin框架用于并行执行任务，它的思想就是讲一个大任务分割成若干小任务，最终汇总每个小任务的结果得到这个大任务的结果。

 

1、ForkJoinPool

 

既然任务是被逐渐的细化的，那就需要把这些任务存在一个池子里面，这个池子就是ForkJoinPool，它与其它的ExecutorService区别主要在于它使用“工作窃取“，那什么是工作窃取呢？

 

一个大任务会被划分成无数个小任务，这些任务被分配到不同的队列，这些队列有些干活干的块，有些干得慢。于是干的快的，一看自己没任务需要执行了，就去隔壁的队列里面拿去任务执行。

 

2、ForkJoinTask

 

ForkJoinTask就是ForkJoinPool里面的每一个任务。他主要有两个子类：RecursiveAction和RecursiveTask。然后通过fork()方法去分配任务执行任务，通过join()方法汇总任务结果，

 

 

 

 

 

这就是整个过程的运用。他有两个子类，使用这两个子类都可以实现我们的任务分配和计算。

 

（1）RecursiveAction 一个递归无结果的ForkJoinTask（没有返回值）

 

（2）RecursiveTask 一个递归有结果的ForkJoinTask（有返回值）

 

ForkJoinPool由ForkJoinTask数组和ForkJoinWorkerThread数组组成，ForkJoinTask数组负责存放程序提交给ForkJoinPool的任务，而ForkJoinWorkerThread数组负责执行这些任务。

 

下面我们就来看看如何去使用。

 

二、使用

 

1、RecursiveTask ：有返回结果

 

（1）第一步：创建MyRecursiveTask子类在ForkJoinTest中

private static class MyRecursiveTask extends RecursiveTask<Integer>{
        private final int start;
        private final int end;
        public MyRecursiveTask(int start, int end) {
            this.start = start;
            this.end = end;
        }
        @Override
        protected Integer compute() {
            //如果任务小的不能再细分了，那就直接计算
            if(end-start<=threshold) {
                //rangeClosed包含结束节点，是闭合的
                return IntStream.rangeClosed(start,end).sum();
            }else {
                int mid = (start + end ) /2;
                MyRecursiveTask leftTask = new MyRecursiveTask(start, mid);
                MyRecursiveTask rightTask = new MyRecursiveTask(mid+1, end);
                leftTask.fork();
                rightTask.fork();
                return leftTask.join() + rightTask.join() ;
            }   
        }
    }

 

在这个方法中我们传进去数据，然后使用二分法继续分配给子任务，当任务小的不能再分，那就汇总返回。

 

（2）第二步在ForkJoinTest中去测试

 

public class ForkJoinTest {
    private final static int threshold = 3;
    public static void main(String[] args) {
        final ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Integer> result = pool.submit(new MyRecursiveTask(0, 100));
        try {
            System.out.println(result.get());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

在这个类中我们定义了一个阈值，然后创建一个ForkJoinPool，在这个池子中新建我们刚刚创建的Task任务，最终返回我们结果

。

2、RecursiveAction：无返回结果

 

（1）第一步：创建MyRecursiveAction子类在ForkJoinTest中

private static class MyRecursiveAction extends RecursiveAction{
        private final int start;
        private final int end;  
        public MyRecursiveAction(int start, int end) {
            this.start = start;
            this.end = end;
        }
        @Override
        protected void compute() {
            //如果任务小的不能再细分了，那就直接计算
            if(end-start<=threshold) {
                //rangeClosed包含结束节点，是闭合的
                sum.addAndGet(IntStream.rangeClosed(start, end).sum());
            }else {
                int mid = (start + end ) /2;
                MyRecursiveTask leftTask = new MyRecursiveTask(start, mid);
                MyRecursiveTask rightTask = new MyRecursiveTask(mid+1, end);
                leftTask.fork();
                rightTask.fork();
            }
        }
    }

 

在这个方法中我们不需要有return语句。过程和之前的RecursiveTask类似。

 

（2）第二步在ForkJoinTest中去测试

 

public class ForkJoinTest {
    private final static int threshold = 3;
    private final static AtomicInteger sum = new AtomicInteger(0);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        //注意在这里不需要有返回值了
        pool.submit(new MyRecursiveAction(0, 100));
        pool.awaitTermination(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
        //我们依然还可以输出最终的返回值
        System.out.println(sum);
    }
}

 

ForkJoinTask在执行的时候可能会抛出异常，在主线程中无法直接获取，但可以通过ForkJoinTask提供的isCompletedAbnormally()方法来检查任务是否已经抛出异常或已经被取消。