江苏龙网

  1. 主页 > 生活百科 > >

掌握Fork/Join 框架，证明你Java毕业了

框架


掌握Fork/Join 框架，证明你Java毕业了

文章插图
 
请勇敢说出你毕业了！！！
1. 引言
在并发编程中，高效地利用多核处理器资源对于提高程序性能至关重要 。为了简化并行任务的编写和管理，JAVA 7 引入了一种强大的框架：fork/Join 框架 。Fork/Join 框架旨在帮助开发者更容易地实现分而治之（divide-and-conquer）策略，以解决大型计算问题 。通过将问题分解为更小的任务，并将这些任务分配给多个处理器，Fork/Join 框架可以显著提高程序的执行速度 。
本文将详细介绍 Java Fork/Join 框架的基本概念、工作原理以及如何使用它来解决实际问题 。我们还将讨论如何优化 Fork/Join 框架的性能，以及它的局限性和替代方案 。无论您是并发编程的初学者还是有经验的开发者，这篇文章都将帮助您更深入地了解并掌握 Java Fork/Join 框架 。
2. Java Fork/Join 框架基础2.1 Fork/Join 的工作原理
Fork/Join 框架基于分而治之（divide-and-conquer）策略，将大型问题分解为更小、更易处理的子问题 。这些子问题可以进一步细分，直到它们足够简单以便直接解决 。然后，子问题的解决方案会被合并（Join），以形成原始问题的解决方案 。
Fork/Join 框架利用了工作窃取算法，这意味着空闲的工作线程可以从其他线程的任务队列中“窃取”任务来执行 。这种策略可以最大限度地利用处理器资源，从而提高程序的执行速度 。
2.2 RecursiveTask 和 RecursiveAction
Fork/Join 框架提供了两个核心抽象类：RecursiveTask 和 RecursiveAction，它们分别表示返回结果和不返回结果的任务 。要使用 Fork/Join 框架，您需要创建一个继承自这两个类之一的子类，并实现其 compute() 方法 。在此方法中，您将编写逻辑来处理任务的分解和合并 。
 
  • RecursiveTask：适用于需要返回结果的任务 。它的 compute() 方法应返回一个类型为 V 的值 。
  • RecursiveAction：适用于不需要返回结果的任务 。它的 compute() 方法没有返回值 。
2.3 Fork/Join 线程池（ForkJoinPool） 
ForkJoinPool 是 Fork/Join 框架的线程池实现，它管理着一组工作线程，用于执行 RecursiveTask 和 RecursiveAction 任务 。要执行任务，您需要创建一个 ForkJoinPool 实例，并调用其 invoke() 方法 。您还可以使用静态方法 ForkJoinPool.commonPool() 获取一个公共的 ForkJoinPool 实例 。
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();MyRecursiveTask task = new MyRecursiveTask(someData);Result result = pool.invoke(task);3. 使用 Fork/Join 框架解决问题
要使用 Fork/Join 框架解决问题，您需要遵循以下步骤：
3.1 分而治之策略
将问题分解为更小、更易处理的子问题 。这通常是通过递归实现的 。在实现 RecursiveTask 或 RecursiveAction 子类的 compute() 方法时，首先检查任务是否足够简单，如果是，则直接解决 。否则，将任务分解为更小的任务，并递归调用 compute() 方法 。
3.2 设计递归任务
创建一个继承自 RecursiveTask 或 RecursiveAction 的子类，根据任务类型选择合适的抽象类 。在子类中，实现 compute() 方法，其中包含任务分解和结果合并的逻辑 。
class MyRecursiveTask extends RecursiveTask {private Data data;public MyRecursiveTask(Data data) {this.data = https://www.isolves.com/it/cxkf/kj/2023-03-24/data;@Overrideprotected Result compute() {if (isSimpleEnough(data)) {return computeDirectly(data);MyRecursiveTask task1 = new MyRecursiveTask(splitData(data, 0));MyRecursiveTask task2 = new MyRecursiveTask(splitData(data, 1));task1.fork();Result result2 = task2.compute();Result result1 = task1.join();return mergeResults(result1, result2);3.3 合并结果
在 compute() 方法中，当任务分解到足够简单的程度时，直接计算结果 。然后将子任务的结果合并以形成原始任务的解决方案 。在上面的示例中，我们使用了 fork() 方法来异步执行 task1，而在当前线程中执行 task2 。接着，我们使用 join() 方法等待 task1 的结果，然后将两个结果合并 。
示例：计算数组的和class SumTask extends RecursiveTask {private static final int THRESHOLD = 500;private int[] array;private int start;private int end;public SumTask(int[] array, int start, int end) {this.array = array;this.start = start;this.end = end;@Overrideprotected Long compute() {if (end - start <= THRESHOLD) {Long sum = 0;for (int i = start; i < end; i++) {sum += array[i];return sum;int mid = (start + end) / 2;SumTask task1 = new SumTask(array, start, mid);SumTask task2 = new SumTask(array, mid, end);task1.fork();Long sum2 = task2.compute();Long sum1 = task1.join();return sum1 + sum2;


推荐阅读


上一篇：SpringBoot中使用PostgreSQL数据库

下一篇：C语言的一级指针