JUC基础（24）：Fork/Join分支合并框架

1 Fork/Join 框架简介

　　Fork/Join 它可以将一个大的任务拆分成多个子任务进行并行处理，最后将子任务结果合并成最后的计算结果，并进行输出。Fork/Join 框架要完成两件事情：

 

 

1.任务分割：首先 Fork/Join 框架需要把大的任务分割成足够小的子任务，如果子任务比较大的话还要对子任务进行继续分割

2.执行任务并合并结果：分割的子任务分别放到双端队列里，然后几个启动线程分别从双端队列里获取任务执行。子任务执行完的结果都放在另外一个队列里，启动一个线程从队列里取数据，然后合并这些数据。

 

在 Java 的 Fork/Join 框架中，使用两个类完成上述操作

 

ForkJoinTask:我们要使用 Fork/Join 框架，首先需要创建一个 ForkJoin 任务。该类提供了在任务中执行 fork 和 join 的机制。通常情况下我们不需要直接集成 ForkJoinTask 类，只需要继承它的子类，Fork/Join 框架提供了两个子类：

　　a.RecursiveAction：用于没有返回结果的任务

　　b.RecursiveTask:用于有返回结果的任务

•ForkJoinPool:ForkJoinTask 需要通过 ForkJoinPool 来执行

•RecursiveTask: 继承后可以实现递归(自己调自己)调用的任务

Fork/Join 框架的实现原理

ForkJoinPool 由 ForkJoinTask 数组和 ForkJoinWorkerThread 数组组成，

ForkJoinTask 数组负责将存放以及将程序提交给 ForkJoinPool，而

ForkJoinWorkerThread 负责执行这些任务。

2 Fork 方法

 

 

Fork 方法的实现原理： 当我们调用 ForkJoinTask 的 fork 方法时，程序会把任务放在 ForkJoinWorkerThread 的 pushTask 的 workQueue 中，异步地执行这个任务，然后立即返回结果

pushTask 方法把当前任务存放在 ForkJoinTask 数组队列里。然后再调用ForkJoinPool 的 signalWork()方法唤醒或创建一个工作线程来执行任务。代码如下：

 

 

3 join 方法

Join 方法的主要作用是阻塞当前线程并等待获取结果。让我们一起看看ForkJoinTask 的 join 方法的实现，代码如下：

 

它首先调用 doJoin 方法，通过 doJoin()方法得到当前任务的状态来判断返回什么结果，任务状态有 4 种：

==已完成（NORMAL）、被取消（CANCELLED）、信号（SIGNAL）和出现异常（EXCEPTIONAL）==

•如果任务状态是已完成，则直接返回任务结果。

•如果任务状态是被取消，则直接抛出 CancellationException

•如果任务状态是抛出异常，则直接抛出对应的异常

 

让我们分析一下 doJoin 方法的实现

 

 

在 doJoin()方法流程如下:

1.首先通过查看任务的状态，看任务是否已经执行完成，如果执行完成，则直接返回任务状态；

2.如果没有执行完，则从任务数组里取出任务并执行。

3.如果任务顺利执行完成，则设置任务状态为 NORMAL，如果出现异常，则记录异常，并将任务状态设置为 EXCEPTIONAL。 

4 Fork/Join 框架的异常处理

　　ForkJoinTask 在执行的时候可能会抛出异常，但是我们没办法在主线程里直接捕获异常，所以 ForkJoinTask 提供了 isCompletedAbnormally()方法来检查任务是否已经抛出异常或已经被取消了，并且可以通过 ForkJoinTask 的getException 方法获取异常。

 

getException 方法返回 Throwable 对象，如果任务被取消了则返回

CancellationException。如果任务没有完成或者没有抛出异常则返回 null。