并发编程09--ForkJoin_大约10万个数字,每个数字大小在30左右,求它们的乘积-优快云博客

本文深入探讨了ForkJoin框架的原理与应用，包括其核心类ForkJoinPool的内部结构，工作窃取算法，以及如何通过RecursiveAction和RecursiveTask实现任务的分解与合并。附带代码示例展示了如何使用ForkJoin框架进行高效并行计算。

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ForkJoin框架其实是线程池ExecutorService的实现，将一个任务分解成多个部分同时运行，最后在将多个结果合并，实现方式类似于分治算法，或者MapRdeuce的思想，利用所有可用的处理能力来提高程序的响应和性能

类结构

ForkJoin框架的核心是ForkJoinPool类，基于AbstractExecutorService扩展。ForkJoinPool中维护了一个队列数组WorkQueue，每个WorkQueue维护一个ForkJoinTask数组和当前工作线程。ForkJoinPool实现了工作窃取(work-stealing)算法并执行ForkJoinTask。

ForkJoinTask是能够在ForkJoinPool中执行的任务抽象类，父类是Future，具体实现类有很多，这里主要关注RecursiveAction和RecursiveTask以及CountedCompleter。RecursiveAction是没有返回结果的任务，RecursiveTask是需要返回结果的任务，CountedCompleter 在任务完成执行后会触发执行一个自定义的钩子函数。

创建实例只需要实现其compute()方法，在compute()中做最小任务控制，任务分解(fork)和结果合并(join)。

ForkJoinPool中执行的默认线程是ForkJoinWorkerThread，由默认工厂产生，可以自己重写要实现的工作线程。同时会将ForkJoinPool引用放在每个工作线程中，供工作窃取时使用。

结构如下：

代码实例：

import com.google.common.base.Joiner;
import com.google.common.base.Splitter;
import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;

import java.math.BigInteger;
import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

/**
 * 一个数组内有10万个30左右的数值（非零），要求计算这些值的乘积。
 * 时间要求：2s
 * 堆内存大小：4m
 * <p>
 * 实现方案：通过ForkJoin实现。
 */
public class ForkJoinMultiply extends RecursiveTask<BigInteger> {
    private int[] numbers;
    private static final int THREASHOLD = 10000;
    private static final int MAX_SIZE = 100000;

    public ForkJoinMultiply(int[] numbers) {
        this.numbers = numbers;
    }

    @Override
    protected BigInteger compute() {
        if(numbers.length<=THREASHOLD){//如果数组容量小于阈值，直接计算乘积。
            BigInteger result = BigInteger.ONE;
            for(int i = 0;i<numbers.length;i++){
                result = result.multiply(new BigInteger(String.valueOf(numbers[i])));
            }
            return result;
        }else {//如果容量大于阈值，则分组计算。分成两组
            int middle = numbers.length/2;
            int[] left = Arrays.copyOfRange(numbers,0,middle);
            int[] right = Arrays.copyOfRange(numbers,middle,numbers.length);
            ForkJoinMultiply leftTask = new ForkJoinMultiply(left);
            ForkJoinMultiply rightTask = new ForkJoinMultiply(right);
            leftTask.fork();
            rightTask.fork();
            return leftTask.join().multiply(rightTask.join());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        BigInteger temp = BigInteger.ONE;
        int[] numbers = new int[MAX_SIZE];
        for(int i = 0;i<MAX_SIZE;i++){
            int randomNumber = RandomUtils.nextInt(20,40);
            temp = temp.multiply(BigInteger.valueOf(randomNumber));
            numbers[i] = randomNumber;
        }
        System.out.println("multiply result is "+temp+", cost time "+(System.currentTimeMillis()-start));

        start = System.currentTimeMillis();
        // 执行ForkJoin需要用到ForkJoinPool，调用commonPool方法是JDK1.8的实现
        ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();
        ForkJoinMultiply multiply = new ForkJoinMultiply(numbers);
        BigInteger result = forkJoinPool.invoke(multiply);
        System.out.println("forkjoin multiply result is "+result+", cost time "+(System.currentTimeMillis()-start));
    }
}

参考：

https://blog.youkuaiyun.com/codingtu/article/details/88729498