Java并发编程--Fork/Join框架使用

      上篇博客我们介绍了通过CyclicBarrier使线程同步，但是上述方法存在一个问题，那就是如果一个大任务跑了2个线程去完成，如果线程2耗时比线程1多2倍，线程1完成后必须等待线程2完成，等待的过程线程1没法复用。现在我们准备解决这个问题，我们希望线程1完成自己的任务后能去帮助线程2完成一部分任务。Java7引如了Fork/Join框架可以很好的解决这个问题。

         Fork/Join是一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最后汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。fork是分叉，join是结合。下面看张图来清晰的认识一下：

 

    其实Fork/Join本质上是分治算法的一种实现。下面我们来看怎么具体使用：

    ForkJoinTask：我们要使用Fork/Join框架，必须首先创建一个Fork/Join任务。它提供在任务中执行fork()和join()操作的机制，通常情况下我们不需要直接继承ForkJoinTask类，而只需要继承它的子类，Fork/Join框架提供了以下两个子类：

        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，任务分割出的子任务会添加到当前工作线程所维护的双端队列中，进入队列的头部。当一个工作线程的队列里暂时没有任务时，它会随机从其他工作线程的队列的尾部获取一个任务。

 

下面，我们同样实现考试系统抽题的例子。

GetQuestionsTask.java

public class GetQuestionsTask extends RecursiveTask<List> {//参数mapprivate Map map;//参数list==只放题型private List questionTypeList;public GetQuestionsTask(List questionTypeList,Map map) {this.questionTypeList = questionTypeList;this.map=map;}@Overrideprotected List compute() {System.out.println(questionTypeList.size());List list = new ArrayList();if (questionTypeList.size() < 2) {// 抽题list = getQuestions(questionTypeList,map);} else {int size = questionTypeList.size();int mid = size / 2;GetQuestionsTask task1 = new GetQuestionsTask(questionTypeList.subList(0, mid),map);GetQuestionsTask task2 = new GetQuestionsTask(questionTypeList.subList(mid, size),map);invokeAll(task1, task2);try {list = groupResults(task1.get(), task2.get());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}return list;}//合并抽题结果private List groupResults(List list1, List list2) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始合并结果......");// 合并返回结果List list = new ArrayList();list.addAll(list1);list.addAll(list2);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"合并结果结束......");return list;}// 抽题private List getQuestions(List questTypeList,Map map) {List list = new ArrayList();for(int i=0;i<questTypeList.size();i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始抽题......"+questionTypeList.get(i).toString());//假数据，向list中放试题list.add("0");list.add("1");list.add("2");list.add("3");list.add("4");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抽题结束..."+questionTypeList.get(i).toString());}return list;}}

 

客户端：

 

//该池的线程数量不会超过0*7fff个（32767）//池中维护着ForkJoinWorkerThread对象数组，数组大小由parallelism属性决定，parallelism默认为处理器个数ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();GetQuestionsTask task = new GetQuestionsTask(questionTypeList, map);pool.execute(task);// 试题列表=task.get()try {List finalList = task.get();System.out.println("最终结果个数：" + finalList.size());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}

总结：

        Fork/Join实现了“工作窃取算法”，当一个工作线程的队列里暂时没有任务时，它会随机从其他工作线程的队列的尾部获取一个任务。当然，fork/join框架的使用有一定的约束条件：

1.除了fork()  和  join()方法外，线程不得使用其他的同步工具。线程最好也不要sleep()

2.线程不得进行I/O操作

3.线程不得抛出checked exception。