Fork/Join框架

Fork/Join框架是Java7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。
工作窃取算法
工作窃取算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。那么，为什么需要使用工作窃取算法呢？假如我们需要做一个比较大的任务，可以把这个任务分割为若干互不依赖的子任务，为了

减少线程间的竞争，把这些子任务分别放到不同的队列里，并为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。比如A线程负责处理A队列里的任务。但是，有的线

程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。而在这

时它们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，而窃取任务的线程永远从双

端队列的尾部拿任务执行。

工作窃取算法的优点：充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。
工作窃取算法的缺点：在某些情况下还是存在竞争，比如双端队列里只有一个任务时。并且该算法会消耗了更多的系统资源，比如创建多个线程和多个双端队列。

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class CountTask extends RecursiveTask{

private static final int THRESHOLD = 2;//阀值
private int start;
private int end;

public CountTask(int start,int end){
	this.start = start;
	this.end = end;
}

@Override
protected Integer compute() {
	// TODO Auto-generated method stub
	int sum = 0;
	//如果任务足够小就计算任务
	boolean canCompute = (end - start)<=THRESHOLD;
	if(canCompute){
		for(int i=start;i<=end;i++){
			sum+=i;
		}
	}else{
		//如果任务大于阀值，就分裂成两个子任务计算
		int middle = (start+end)/2;
		CountTask leftTask = new CountTask(start,middle);
		CountTask rightTask = new CountTask(middle+1,end);
		//执行子任务
		leftTask.fork();
		rightTask.fork();
		//等待子任务执行完，并得到其结果
		int leftResult = leftTask.join();
		int rightResult = rightTask.join();
		//合并子任务
		sum = leftResult+rightResult;
	}
	return sum;
}

public static void main(String[] args){
	ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
	//生成一个计算任务，负责计算1+2+3+4
	CountTask task = new CountTask(1,4);
	//执行任务
	Future<Integer> resultm = forkJoinPool.submit(task);
	try {
		System.out.println(resultm.get());
	} catch (InterruptedException e) {
		// TODO Auto-generated catch block
		e.printStackTrace();
	} catch (ExecutionException e) {
		// TODO Auto-generated catch block
		e.printStackTrace();
	}
}

}

通过这个例子，我们进一步了解ForkJoinTask,ForkJoinTask与一般任务的主要区别在于它需要实现compute方法，在这个方法里，首先需要判断任务是否足够小，如果足够小就直接执行任务

。如果不足够小，就必须分割成两个子任务，每个子任务调用fork方法时，又会进入compute方法，看看当前子任务是否需要继续分割成子任务，如果不需要继续分割，则执行当前子任务并返

回结果。使用join方法会等待子任务执行完并得到其结果。

Fork/Join框架的实现原理
ForkJoinPool由ForkJoinTask数组和ForkJoinWorkerThread数组组成，ForkJoinTask数组负责将存放程序提交给ForkJoinPool的任务，而ForkJoinWorkerThread数组负责执行这些任务。

ForkJoinTask的fork方法实现原理
当我们调用ForkJoinTask的fork方法时，程序会调用ForkJoinWorkerThread的pushTask方法异步地执行这个任务，然后立即返回结果。
pushTask方法把当前任务存放在ForkJoinTask数组队列里。然后再调用ForkJoinPool的signalWork()方法唤醒或创建一个工作线程来执行任务。