说下Fork/Join框架，与传统线程池有何不同？（含详细代码讲解）

最新推荐文章于 2025-10-03 16:11:47 发布

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在Java并发开发中，任务拆分、并行计算和高性能分治常常会遇到。JDK7引入的Fork/Join框架提供了一种专为“大任务递归分治拆分、合并结果”而设计的高效并行处理机制。它与我们常用的ThreadPoolExecutor线程池有何根本不同？实际代码又该怎么写？本文将详细讲述Fork/Join原理、与传统线程池的区别，并给出实际Java代码示例。

一、Fork/Join框架是什么？

Fork/Join框架是Java 7新增的并行计算框架，其核心思想是将一个大任务不断拆分（Fork）成若干小任务，最后将小任务的结果“合并”（Join）成最终结果，极大提升了多核环境下的计算效率。它底层基于工作窃取算法（Work Stealing），充分利用CPU多核资源。

主要类

ForkJoinPool：线程池实现
ForkJoinTask：任务抽象，常用子类有RecursiveTask<V>（有返回值）、RecursiveAction（无返回值）

二、与传统线程池（ThreadPoolExecutor）的对比

	Fork/Join框架	传统线程池ThreadPoolExecutor
目标场景	适合递归拆分、大任务分治	适合大量独立、无依赖的普通任务
任务提交方式	递归拆分为子任务；支持任务合并	提交单个Runnable/Callable
工作窃取	支持，每个线程有自己的等待队列	无，任务队列唯一
线程利用模式	线程闲时可主动“偷取”其它线程任务	线程池线程仅从任务队列取任务
返回值合并	内置支持（RecursiveTask Join）	需要外部代码处理
主要用例	大型递归、并行流、排序、分治	Web批处理、IO任务、信息推送等
新特性	Java 7+	Java 5+

三、Fork/Join框架原理和核心流程

创建ForkJoinPool线程池
任务继承RecursiveTask/RecursiveAction，覆写compute()方法
在compute()内部判断是否足够小（可直接处理），否就继续拆分为更小任务
拆分后分别fork子任务（fork），等待结果（join）并合并
提交大任务到ForkJoinPool执行
框架自动调度各线程“窃取”未处理任务，充分利用多核

四、Fork/Join代码实战

案例：并行求和1~N

1. 使用传统线程池处理（简版）

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadPoolSum {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
        Future<Integer> f1 = pool.submit(() -> sum(1, 500000));
        Future<Integer> f2 = pool.submit(() -> sum(500001, 1000000));
        int result = f1.get() + f2.get();
        System.out.println("ThreadPoolExecutor结果：" + result);
        pool.shutdown();
    }
    static int sum(int from, int to) {
        int res = 0;
        for (int i = from; i <= to; i++) res += i;
        return res;
    }
}

这里手动将任务拆分成两个子任务，结果还需要手动合并。当子任务数量多且不均时会明显影响性能。

2. 使用ForkJoin递归分治

import java.util.concurrent.*;

public class ForkJoinSumDemo {
    static class SumTask extends RecursiveTask<Integer> {
        private static final int THRESHOLD = 10000; // 拆分阈值
        int start, end;
        SumTask(int start, int end) { this.start = start; this.end = end; }

        @Override
        protected Integer compute() {
            if (end - start <= THRESHOLD) {
                int sum = 0;
                for (int i = start; i <= end; i++) sum += i;
                return sum;
            } else {
                int mid = (start + end) / 2;
                SumTask left = new SumTask(start, mid);
                SumTask right = new SumTask(mid + 1, end);
                left.fork();    // 异步fork子任务
                int rightRes = right.compute(); // 当前线程算右子任务
                int leftRes = left.join(); // 等待左子结果
                return leftRes + rightRes;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        SumTask task = new SumTask(1, 1_000_000);
        long start = System.currentTimeMillis();
        int sum = pool.invoke(task);
        long time = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println("ForkJoin结果：" + sum + ",耗时：" + time + "ms");
        pool.shutdown();
    }
}