Java JUC 高级线程之十三 ForkJoinPool 分支/合并架构工作窃取

最新推荐文章于 2023-06-09 14:47:39 发布

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分类专栏： JUC 文章标签： ForkJoin框架分支/合并框架工作窃取

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本文深入探讨了ForkJoinPool在Java并发编程中的应用，通过对比传统线程池，阐述了其工作窃取模式如何提升多核处理器环境下的任务执行效率。并通过具体示例，展示了ForkJoinPool在大规模数据计算场景中的性能优势。

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ForkJoinPool 分支/合并架构

在这里插入图片描述

Fork/Join 架构与线程池的区别

采用 “工作窃取” 模式(work-stealing) :
当执行新的任务时，它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它自己放在队列中。
相对于一般的线程池实现，fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务的处理方式上，在一般线程池中，如果一个线程正在执行的任务由于某些原因无法继续运行，那么该线程会处于等待状态。而在fork/join框架的实现中，如果某个子问题由于等待另外另一个问题的完成而无法继续运行。那么处理该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行，这种方式减少了线程等待时间，提高了性能。

Demo

public class TestForkJoinPool {
	
	public static void main(String[] args) {
		Instant start = Instant.now();
		
		//ForkJoin框架需要ForkJoinPool的支持才能执行。
		ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
		
		ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinSumCalcuate(0L, 100000000L);
		Long sum = pool.invoke(task);
		System.out.println(sum);
		
		Instant end = Instant.now();
		System.out.println("消耗时间为" + Duration.between(start,end).toMillis());
	}
	
	@Test
	public void test() {
		Instant start = Instant.now();
		
		long sum = 0L;
		
		for(Long i = 0L; i <= 100000000L; i ++ ) 
		{
			sum += i;
		}
		System.out.println(sum);
		Instant end = Instant.now();
		System.out.println("消耗时间为" + Duration.between(start,end).toMillis());
	}
	//java8 新特性
	@Test
	public void test2() {
		Long sum = LongStream.range(0L, 100000000L).parallel().reduce(0L,Long::sum);
		
		System.out.println(sum);
	}
}

class ForkJoinSumCalcuate extends RecursiveTask<Long> {


	private static final long serialVersionUID = 114514212521L;
	
	private long start;
	private long end;
	
	private static final long THURSHOLD = 10000L;//临界值
	

	public ForkJoinSumCalcuate(long start, long end) {
		this.start = start;
		this.end = end;
	}
	@Override
	protected Long compute() {
		
		long length = end - start;
		
		if(length <= THURSHOLD) {
			long sum = 0L;
			for(long i = start; i <= end; i++) {
				sum += i;
			}
			return sum;
		}else {
			Long middle = (start + end )/2;
			ForkJoinSumCalcuate left = new ForkJoinSumCalcuate(start, middle);
			left.fork();//进行拆分
			
			ForkJoinSumCalcuate right = new ForkJoinSumCalcuate(middle+1, end);
			right.fork();
			
			return left.join() + right.join();//加入线程队列
		}
		
	
	}
	
}