forkjoin框架怎么在java中使用
forkjoin框架怎么在java中使用?相信很多没有经验的人对此束手无策,为此本文总结了问题出现的原因和解决方法,通过这篇文章希望你能解决这个问题。
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fork join框架是java 7中引入框架,这个框架的引入主要是为了提升并行计算的能力。
fork join主要有两个步骤,第一就是fork,将一个大任务分成很多个小任务,第二就是join,将第一个任务的结果join起来,生成最后的结果。如果第一步中并没有任何返回值,join将会等到所有的小任务都结束。
还记得之前的文章我们讲到了thread pool的基本结构吗?
ExecutorService - ForkJoinPool 用来调用任务执行。
workerThread - ForkJoinWorkerThread 工作线程,用来执行具体的任务。
task - ForkJoinTask 用来定义要执行的任务。
下面我们从这三个方面来详细讲解fork join框架。
ForkJoinPool
ForkJoinPool是一个ExecutorService的一个实现,它提供了对工作线程和线程池的一些便利管理方法。
public class ForkJoinPool extends AbstractExecutorService
一个work thread一次只能处理一个任务,但是ForkJoinPool并不会为每个任务都创建一个单独的线程,它会使用一个特殊的数据结构double-ended queue来存储任务。这样的结构可以方便的进行工作窃取(work-stealing)。
什么是work-stealing呢?
默认情况下,work thread从分配给自己的那个队列头中取出任务。如果这个队列是空的,那么这个work thread会从其他的任务队列尾部取出任务来执行,或者从全局队列中取出。这样的设计可以充分利用work thread的性能,提升并发能力。
下面看下怎么创建一个ForkJoinPool。
最常见的方法就是使用ForkJoinPool.commonPool()来创建,commonPool()为所有的ForkJoinTask提供了一个公共默认的线程池。
ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();
另外一种方式是使用构造函数:
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(2);
这里的参数是并行级别,2指的是线程池将会使用2个处理器核心。
ForkJoinWorkerThread
ForkJoinWorkerThread是使用在ForkJoinPool的工作线程。
public class ForkJoinWorkerThread extends Thread }
和一般的线程不一样的是它定义了两个变量:
final ForkJoinPool pool; // the pool this thread works in final ForkJoinPool.WorkQueue workQueue; // work-stealing mechanics
一个是该worker thread所属的ForkJoinPool。 另外一个是支持 work-stealing机制的Queue。
再看一下它的run方法:
public void run() { if (workQueue.array == null) { // only run once Throwable exception = null; try { onStart(); pool.runWorker(workQueue); } catch (Throwable ex) { exception = ex; } finally { try { onTermination(exception); } catch (Throwable ex) { if (exception == null) exception = ex; } finally { pool.deregisterWorker(this, exception); } } } }
简单点讲就是从Queue中取出任务执行。
ForkJoinTask
ForkJoinTask是ForkJoinPool中运行的任务类型。通常我们会用到它的两个子类:RecursiveAction
和RecursiveTask
他们都定义了一个需要实现的compute()方法用来实现具体的业务逻辑。不同的是RecursiveAction只是用来执行任务,而RecursiveTask
既然两个类都带了Recursive,那么具体的实现逻辑也会跟递归有关,我们举个使用RecursiveAction来打印字符串的例子:
public class CustomRecursiveAction extends RecursiveAction { private String workload = ""; private static final int THRESHOLD = 4; private static Logger logger = Logger.getAnonymousLogger(); public CustomRecursiveAction(String workload) { this.workload = workload; } @Override protected void compute() { if (workload.length() > THRESHOLD) { ForkJoinTask.invokeAll(createSubtasks()); } else { processing(workload); } } private ListcreateSubtasks() { List subtasks = new ArrayList<>(); String partOne = workload.substring(0, workload.length() / 2); String partTwo = workload.substring(workload.length() / 2, workload.length()); subtasks.add(new CustomRecursiveAction(partOne)); subtasks.add(new CustomRecursiveAction(partTwo)); return subtasks; } private void processing(String work) { String result = work.toUpperCase(); logger.info("This result - (" + result + ") - was processed by " + Thread.currentThread().getName()); } }
上面的例子使用了二分法来打印字符串。
我们再看一个RecursiveTask
public class CustomRecursiveTask extends RecursiveTask{ private int[] arr; private static final int THRESHOLD = 20; public CustomRecursiveTask(int[] arr) { this.arr = arr; } @Override protected Integer compute() { if (arr.length > THRESHOLD) { return ForkJoinTask.invokeAll(createSubtasks()) .stream() .mapToInt(ForkJoinTask::join) .sum(); } else { return processing(arr); } } private Collection createSubtasks() { List dividedTasks = new ArrayList<>(); dividedTasks.add(new CustomRecursiveTask( Arrays.copyOfRange(arr, 0, arr.length / 2))); dividedTasks.add(new CustomRecursiveTask( Arrays.copyOfRange(arr, arr.length / 2, arr.length))); return dividedTasks; } private Integer processing(int[] arr) { return Arrays.stream(arr) .filter(a -> a > 10 && a < 27) .map(a -> a * 10) .sum(); } }
和上面的例子很像,不过这里我们需要有返回值。
在ForkJoinPool中提交Task
有了上面的两个任务,我们就可以在ForkJoinPool中提交了:
int[] intArray= {12,12,13,14,15}; CustomRecursiveTask customRecursiveTask= new CustomRecursiveTask(intArray); int result = forkJoinPool.invoke(customRecursiveTask); System.out.println(result);
上面的例子中,我们使用invoke来提交,invoke将会等待任务的执行结果。
如果不使用invoke,我们也可以将其替换成fork()和join():
customRecursiveTask.fork(); int result2= customRecursiveTask.join(); System.out.println(result2);
fork() 是将任务提交给pool,但是并不触发执行, join()将会真正的执行并且得到返回结果。
看完上述内容,你们掌握forkjoin框架怎么在java中使用的方法了吗?如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容,欢迎关注创新互联行业资讯频道,感谢各位的阅读!
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