原理
Fork-Join 是一种并行计算模式,它通常用于解决递归式或者分治式的问题。其原理基于将一个大的任务划分成若干个小任务,然后并行地执行这些小任务,最后将它们的结果合并起来得到最终的结果。
具体来说,Fork-Join 模式包含两个关键步骤:分解(Fork)和合并(Join)。
- 分解(Fork)
在这一步骤中,大任务被分解成若干个小任务,通常采用递归或者分治的方式来实现。每个小任务相对独立,可以被并行执行。 - 合并(Join)
在这一步骤中,各个小任务并行执行完毕后,它们的结果被合并起来得到最终的结果。通常采用递归的方式,从底层的任务开始,不断地将结果向上合并,直到得到最终的结果。
Fork-Join 模式通常使用线程池来管理任务的执行。Java 中的 ForkJoinPool 类提供了对 Fork-Join 模式的支持,它使用了工作窃取(Work-Stealing)算法来提高并行计算的效率。在工作窃取算法中,每个线程都维护一个任务队列,当一个线程完成自己的任务后,它会从其他线程的任务队列中偷取任务来执行,这样可以避免线程因为任务执行完毕而空闲的情况,从而提高了整体的并行效率。
总的来说,Fork-Join 模式通过将大任务分解成小任务,并行执行这些小任务,然后合并结果,以达到提高计算效率的目的。
在网上找的图:
使用例子
package conturrent.model.forkjoin;
import org.junit.Test;
import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.*;
public class CountTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(3);
//创建一个计算任务,计算 由1加到12
CountTask countTask = new CountTask(1, 12);
Future<Integer> future = forkJoinPool.submit(countTask);
System.out.println("最终的计算结果:" + future.get());
}
@Test
public void testMain () throws ExecutionException, InterruptedException {
int[] ints = new int[1000];
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
ints[i] = i;
}
// Arrays的parallelSort使用的就是forkjoin
Arrays.parallelSort(ints);
// ForkJoinTask<Integer> submit = ForkJoinPool.commonPool().submit();
}
}
class CountTask extends RecursiveTask<Integer> {
private static final int THRESHOLD = 2; // 阀值
private int start; // 起始位置
private int end; // 结束位置
public CountTask(int start, int end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Integer compute() {
int sum = 0;
boolean canCompute = (end - start) <= THRESHOLD;
//任务已经足够小,可以直接计算,并返回结果
if (canCompute) {
for (int i = start; i <= end; i++) {
sum += i;
}
System.out.println("执行计算任务,计算 " + start + "到 " + end + "的和 ,结果是:" + sum + " 执行此任务的线程:" + Thread.currentThread().getName());
return sum;
} else { //任务过大,需要切割
System.out.println("任务过大,切割的任务: " + start + "加到 " + end + "的和 执行此任务的线程:" + Thread.currentThread().getName());
int middle = (start + end) / 2;
//切割成两个子任务
CountTask leftTask = new CountTask(start, middle);
CountTask rightTask = new CountTask(middle + 1, end);
//执行子任务
leftTask.fork();
rightTask.fork();
//等待子任务的完成,并获取执行结果
invokeAll(leftTask,rightTask);
return leftTask.join() + rightTask.join();
}
}
}