文章四：Fork/Join框架详解

目录

4.1 引言

Fork/Join框架的基本概念

本文的内容结构

4.2 Fork/Join框架的原理

工作窃取算法的介绍

Fork/Join框架的实现细节

ForkJoinTask的基本操作

4.3 使用Fork/Join框架

Fork/Join任务的创建和执行

创建ForkJoinTask

执行ForkJoinTask

实际应用示例

创建ForkJoinTask

执行ForkJoinTask

结论

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4.1 引言

Fork/Join框架的基本概念

在Java 7中引入的Fork/Join框架是一种用于并行执行任务的框架，特别适合大规模递归任务的分治处理。它基于“分而治之”的思想，将一个大任务分解为多个小任务并行执行，从而充分利用多核处理器的计算能力，提高程序的执行效率。

本文的内容结构

本文将详细介绍Fork/Join框架的使用，主要内容包括：

1. Fork/Join框架的原理
2. 使用Fork/Join框架的实际示例

4.2 Fork/Join框架的原理

工作窃取算法的介绍

Fork/Join框架的核心是工作窃取算法（Work-Stealing Algorithm）。该算法允许空闲的工作线程从其他忙碌的工作线程中窃取任务以保持高效的负载均衡。工作窃取算法的关键特点包括：

1. 任务队列：每个工作线程都有一个双端队列（Deque）来存放需要执行的任务。
2. 任务分割：当一个任务过大时，工作线程将其分割成若干子任务，并将子任务放入自己的任务队列中。
3. 任务窃取：当一个工作线程的任务队列为空时，它会随机窃取其他工作线程队列中的任务执行。

这种机制确保了线程的最大利用率，减少了线程的空闲时间，提高了整体并行执行的效率。

Fork/Join框架的实现细节

Fork/Join框架由两个核心类组成：ForkJoinPool和ForkJoinTask。

1. ForkJoinPool：这是Fork/Join框架的执行器，负责管理工作线程和任务队列。ForkJoinPool可以动态地调整线程的数量以适应工作负载。
2. ForkJoinTask：这是一个抽象类，表示可以并行执行的任务。它有两个重要的子类：RecursiveAction和RecursiveTask。
   • RecursiveAction：用于没有返回值的任务。
   • RecursiveTask：用于有返回值的任务。

ForkJoinTask的基本操作

• fork()：异步地执行任务。
• join()：等待任务执行完成，并返回结果。
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