java中的forkjoin框架的使用
fork join框架是java 7中引入框架,這個框架的引入主要是為了提升并行計算的能力。
fork join主要有兩個步驟,第一就是fork,將一個大任務(wù)分成很多個小任務(wù),第二就是join,將第一個任務(wù)的結(jié)果join起來,生成最后的結(jié)果。如果第一步中并沒有任何返回值,join將會等到所有的小任務(wù)都結(jié)束。
還記得之前的文章我們講到了thread pool的基本結(jié)構(gòu)嗎?
ExecutorService - ForkJoinPool 用來調(diào)用任務(wù)執(zhí)行。 workerThread - ForkJoinWorkerThread 工作線程,用來執(zhí)行具體的任務(wù)。 task - ForkJoinTask 用來定義要執(zhí)行的任務(wù)。下面我們從這三個方面來詳細(xì)講解fork join框架。
ForkJoinPool
ForkJoinPool是一個ExecutorService的一個實(shí)現(xiàn),它提供了對工作線程和線程池的一些便利管理方法。
public class ForkJoinPool extends AbstractExecutorService
一個work thread一次只能處理一個任務(wù),但是ForkJoinPool并不會為每個任務(wù)都創(chuàng)建一個單獨(dú)的線程,它會使用一個特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)double-ended queue來存儲任務(wù)。這樣的結(jié)構(gòu)可以方便的進(jìn)行工作竊取(work-stealing)。
什么是work-stealing呢?
默認(rèn)情況下,work thread從分配給自己的那個隊列頭中取出任務(wù)。如果這個隊列是空的,那么這個work thread會從其他的任務(wù)隊列尾部取出任務(wù)來執(zhí)行,或者從全局隊列中取出。這樣的設(shè)計可以充分利用work thread的性能,提升并發(fā)能力。
下面看下怎么創(chuàng)建一個ForkJoinPool。
最常見的方法就是使用ForkJoinPool.commonPool()來創(chuàng)建,commonPool()為所有的ForkJoinTask提供了一個公共默認(rèn)的線程池。
ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();
另外一種方式是使用構(gòu)造函數(shù):
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(2);
這里的參數(shù)是并行級別,2指的是線程池將會使用2個處理器核心。
ForkJoinWorkerThread
ForkJoinWorkerThread是使用在ForkJoinPool的工作線程。
public class ForkJoinWorkerThread extends Thread}
和一般的線程不一樣的是它定義了兩個變量:
final ForkJoinPool pool; // the pool this thread works in final ForkJoinPool.WorkQueue workQueue; // work-stealing mechanics
一個是該worker thread所屬的ForkJoinPool。 另外一個是支持 work-stealing機(jī)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); } } } }
簡單點(diǎn)講就是從Queue中取出任務(wù)執(zhí)行。
ForkJoinTask
ForkJoinTask是ForkJoinPool中運(yùn)行的任務(wù)類型。通常我們會用到它的兩個子類:RecursiveAction和RecursiveTask<V>。
他們都定義了一個需要實(shí)現(xiàn)的compute()方法用來實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯。不同的是RecursiveAction只是用來執(zhí)行任務(wù),而RecursiveTask<V>可以有返回值。
既然兩個類都帶了Recursive,那么具體的實(shí)現(xiàn)邏輯也會跟遞歸有關(guān),我們舉個使用RecursiveAction來打印字符串的例子:
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 List<CustomRecursiveAction> createSubtasks() { List<CustomRecursiveAction> 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來打印字符串。
我們再看一個RecursiveTask<V>的例子:
public class CustomRecursiveTask extends RecursiveTask<Integer> { 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<CustomRecursiveTask> createSubtasks() { List<CustomRecursiveTask> 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,不過這里我們需要有返回值。
在ForkJoinPool中提交Task
有了上面的兩個任務(wù),我們就可以在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,我們使用invoke來提交,invoke將會等待任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。
如果不使用invoke,我們也可以將其替換成fork()和join():
customRecursiveTask.fork(); int result2= customRecursiveTask.join(); System.out.println(result2);
fork() 是將任務(wù)提交給pool,但是并不觸發(fā)執(zhí)行, join()將會真正的執(zhí)行并且得到返回結(jié)果。
本文的例子可以參考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/forkjoin
到此這篇關(guān)于java中的fork join框架的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java fork join框架內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)!
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