12_分支合并框架 Fork/Join

1、简介

1. Fork/Join 它可以将一个大的任务拆分成多个子任务进行并行处理，最后将子任务结果合并成最后的计算结果，并进行输出。
   Fork/Join 框架要完成两件事情：
   • Fork：把一个复杂任务进行分拆，大事化小
   • Join：把分拆任务的结果进行合并
2. 任务分割：首先 Fork/Join 框架需要把大的任务分割成足够小的子任务，如果子任务比较大的话还要对子任务进行继续分割
   执行任务并合并结果：分割的子任务分别放到双端队列里，然后几个启动线程分别从双端队列里获取任务执行。子任务执行完的结果都放在另外一个队列里，启动一个线程从队列里取数据，然后合并这些数据。
3. 完成分支合并的具体实现类ForkJoinTask、ForkJoinPool
   • ForkJoinTask: 要使用 Fork/Join 框架，首先需要创建一个 ForkJoin 任务。该类提供了在任务中执行 fork 和 join 的机制。
     通常不需要直接继承ForkJoinTask 类，只需要继承它的子类，
     RecursiveAction：用于没有返回结果的任务、RecursiveTask:用于有返回结果的任务
   • ForkJoinPool: ForkJoinTask 需要通过 ForkJoinPool 来执行
   • RecursiveTask: 继承后可以实现递归(自己调自己)调用的任务
4. Fork/Join 框架的实现原理
   ForkJoinPool 由 ForkJoinTask 数组和 ForkJoinWorkerThread 数组组成，
   ForkJoinTask 数组负责将存放以及将程序提交给 ForkJoinPool，而ForkJoinWorkerThread 负责执行这些任务。

2、Fork/join 方法的实现原理

//此处待定

3、异常处理

ForkJoinTask 在执行的时候可能会抛出异常，但是我们没办法在主线程里直接捕获异常，所以 ForkJoinTask 提供了 isCompletedAbnormally()方法来检查任务是否已经抛出异常或已经被取消了，并且可以通过 ForkJoinTask 的getException 方法获取异常。

getException 方法返回 Throwable 对象，如果任务被取消了则返回CancellationException。如果任务没有完成或者没有抛出异常则返回 null。

4、入门案例

场景: 生成一个计算任务，计算 1+2+3…+1000，每 100 个数切分一个子任务

class TaskExample extends RecursiveTask<Long> {
    private int start;
    private int end;
    private long sum;
    /**
     * 构造函数
     * @param start
     * @param end
     */
    public TaskExample(int start, int end){
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    /**
     * The main computation performed by this task.
     * @return the result of the computation
     */
    @Override
    protected Long compute() {
        System.out.println("任务" + start + "=========" + end + "累加开始");
        //大于 100 个数相加切分,小于直接加
        if(end - start < 100){
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                //累加
                sum += i;
            }
        }else {
            //切分为 2 块
            int middle = start + 99;
            //递归调用,切分为 2 个小任务
            TaskExample taskExample1 = new TaskExample(start, middle);
            TaskExample taskExample2 = new TaskExample(middle + 1, end);
            //执行:异步
            taskExample1.fork();
            taskExample2.fork();
            //同步阻塞获取执行结果
            sum = taskExample1.join() + taskExample2.join();
        }
        //加完返回
        return sum;
    }
}

/**
 * 分支合并案例
 */
public class ForkJoinPoolDemo {
    /**
     * 生成一个计算任务，计算 1+2+3.........+1000
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        //定义任务
        TaskExample taskExample = new TaskExample(1, 1000);
        //定义执行对象
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        //加入任务执行
        ForkJoinTask<Long> result = forkJoinPool.submit(taskExample);
        //输出结果
        try {
            System.out.println(result.get());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            forkJoinPool.shutdown();
        }
    }
}