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Java并发编程学习笔记(5)——Fork/Join框架

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Fork/Join简介

Fork/Join的核心思想为分治算法:将一个规模较大的问题划分为同样性质但规模较小的若干子问题来求解,然后将子问题的结果汇总并输出最后的结果。Fork/Join框架执行任务时,检查该任务的规模大小,若大于设定的阀值,则划分为更小的子任务,然后继续用框架来执行。若划分后的子问题小于阀值则直接执行,若大于阀值则继续划分成更小的子问题。下图总结了这个概念:
fork-join

核心操作

  • fork操作:把任务分成更小的任务和使用这个框架执行它们。
  • join操作:一个任务等待它创建的任务的结束。

特性

Work-stealing算法,类似Hadoop中的推测执行:一个先完成所有任务的线程会尝试着窃取其它线程中没有完成的任务来执行(任务队列尾部窃取)。这样做的好处是重用利用了并发多线程的优点,并减少了线程间的竞争。

局限性

  • 任务只能使用fork()和join()操作来作为同步机制
  • 不适合I/O操作
  • 抛出的异常需要特定的额外代码来处理

核心类

  • ForkJoinPool:实现了ExecutorService接口和work-stealing算法,管理工作线程和提供关于任务的状态和它们执行的信息
  • ForkJoinTask:在ForkJoinPool中执行的任务的基类。提供在任务中执行fork()和join()操作的机制。包括两个子类:
    • RecursiveAction:执行没有返回结果的任务
    • RecursiveTask:执行有返回结果的任务

代码示例

任务是计算1到10000的总和,阀值大小设为1000,当超过阀值时则拆分为更小的任务来进行计算。

Fork/Join框架启动任务和处理发生的异常,如下所示:

参考文献

http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

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