Java多线程高并发中的Fork/Join框架机制详解

Z时代
2024-01-10
分类：IT

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：

Fork：把一个复杂任务进行分拆，大事化小：把一个复杂任务进行分拆，大事化小

Join：把分拆任务的结果进行合并

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：

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 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。

可以在jdk官方文档中看到：

2.简单应用

实现从 1 + 2 + ... + 100 ，将它们拆分成多个小任务，分别求和，最终再将这些结果合并。

这里就是参照官方文档，先继承RecursiveTask类，重写其中的compute方法，然后定义有参构造，而ForkJoinTask需要通过 ForkJoinPool 来执行，所以还需要创建分支合并池ForkJoinPool对象。


package test.forkjoin;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
 *
 */
class MyTask extends RecursiveTask<Integer> {
    //拆分差值不能超过10，每次计算10以内的连加操作
    private static final Integer NUMBER = 10;
    private int begin; //拆分左区间的值
    private int end; //拆分右区间的值
    private int result; //最终结果
    public MyTask(int begin,int end) {
        this.begin = begin;
        this.end = end;
    }
    @Override
    protected Integer compute() {
        //判断区间差值是否大于10
        if ((end - begin) <= NUMBER) {
            //将区间内的值依次相加
            for (int i = begin; i <= end; i++) {
                result += i;
            }
        } else { //区间差值大于10，进一步拆分
            //获取中间值
            int middle = (begin + end) / 2;
            //拆分的左区间
            MyTask taskLeft = new MyTask(begin,middle);
            //拆分的右区间
            MyTask taskRight = new MyTask(middle + 1,end);
            //fork方法进行拆分
            taskLeft.fork();
            taskRight.fork();
            //join方法进行合并
            result = taskLeft.join() + taskRight.join();
        }
        return result;
    }
}
public class ForkJoinDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyTask对象
        MyTask myTask = new MyTask(1,100);
        //创建分支合并池对象
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Integer> forkJoinTask = forkJoinPool.submit(myTask);
        try {
            //获取最终合并后的结果
            Integer ans = forkJoinTask.get();
            System.out.println(ans);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭池对象
            forkJoinPool.shutdown();
        }
    }
}