【项目实战】并发编程之Fork/Join模式 - 处理并行编程的经典方法入门介绍

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分类专栏： 001 - 基础开发能力 文章标签： java Fork/Join模式 Fork/Join框架 并发编程
于 2023-04-13 00:06:21 首次发布
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本文介绍了多核并行时代下，Java的Fork/Join模式和框架，阐述了Fork/Join模式的概念、使用场景及工作原理。详细讲解了如何在Java中使用Fork/Join框架，包括创建RecursiveTask任务类，重写方法，以及通过ForkJoinPool执行任务。此外，还展示了计算整数数组总和和实现Fibonacci数列的示例，揭示了Fork/Join框架与工作窃取算法的关系，帮助开发者更好地理解和应用Fork/Join进行并行计算。

一、多核并行时代，Java并行框架演进

CPU硬件的发展方向已经从高频率转变为多核心
随着多核时代的来临，软件开发越来越关注并行编程的领域。

JDK版本 内容 意义
JDK 1.5 引入java.util.concurrent包 实现了一个粗粒度的并发框架
JDK 1.7 加入的java.util.concurrent.forkjoin包 对并发框架的一次重要扩充

二、利用Fork/Join模式过渡到多核时代

Fork/Join模式是处理并行编程的一个经典方法
Fork/Join模式示意图

虽然不能解决所有的问题，但是在此模式的适用范围之内，能够轻松地利用多个CPU核心提供的计算资源来协作完成一个复杂的计算任务。通过利用Fork/Join模式，能够更加顺畅地过渡到多核时代。

三、Fork/Join模式介绍

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Java并发编程五：Fork/Join框架介绍
天将降大任于是人
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Fork/Join框架是什么Fork/Join框架是一个比较特殊的线程池框架，专用于需要将一个任务不断分解成多个子任务（分支），并将多个子任务的结果不断进行汇总得到最终结果（聚合）的并行计算框架。 Fork/Join框架示例图（图片来自互联网）类说明 ForkJoinTask：我们要使用ForkJoin框架，必须首先创建一个ForkJoin任务。它提供在任务中执行fork()和join()操作的
Fork/Join模式
jsj13263690918的博客
04-21 430
为了提高大量任务的执行效率，一般会使用线程池（ThreadPoolExecutor）。但是考虑到某些单任务本身就可以继续拆分并发执行（例如对1000W个数据进行排序可以使用分治思想），如何更好地提高这些任务的并发效率将成为一个问题。 Fork/Join模式解决了任务更小粒度拆分的问题，我们可以将一个任务拆分成多个可并发执行的部分，最后再对各个子任务的结果进行汇总，得到最终执行结果。 ...
29 - Fork/Join 分治任务模型
pizicai007的博客
07-09 1202
Fork/Join 分治任务模型1. 分治任务模型2. Fork/Join 的使用3. ForkJoinPool 工作原理4. 模拟 MapReduce 统计单词数量5. 总结   前面几篇文章我们介绍了线程池、Future、CompletableFuture 和 CompletionService，仔细观察你会发现这些工具类都是在帮助我们站在任务的视角来解决并发问题，而不是让我们纠缠在线程之间如何协作的细节上（比如线程之间如何实现等待、通知等）。对于简单的并行任务，你可以通过“线程池 +Future”的方
1648 销售价值减少的颜色球
weixin_44171872的博客
11-08 275
题目描述： 你有一些球的库存 inventory ，里面包含着不同颜色的球。一个顾客想要 任意颜色 总数为 orders 的球。 这位顾客有一种特殊的方式衡量球的价值：每个球的价值是目前剩下的 同色球 的数目。比方说还剩下 6 个黄球，那么顾客买第一个黄球的时候该黄球的价值为 6 。这笔交易以后，只剩下 5 个黄球了，所以下一个黄球的价值为 5 （也就是球的价值随着顾客购买同色球是递减的） 给你整数数组 inventory ，其中 inventory[i] 表示第 i 种颜色球一开始的数目。同时给你整数 o
fork-join详解（2）
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11-12 1523
4.fork-join实战异步读取磁盘文件 本次采用execute异步来启动ForkJoinPool,小伙伴们可以看启动结果跟invoke启动的区别 具体思路: 1.首先拿到我当前这个磁盘下的所有文件遍历循环 2.循环中判断文件是否是目录,如果是目录再次使用递归任务进行任务添加 3.如果不是目录就输出文件路径 4.对添加到目录递归任务集合中的数据再次进行递归 具体代码： public class main { //读取文件任务对象 static class FileTa
Fork/Join并行框架
wudiyong22的专栏
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JDK1.5加入了java.util.concurrent包实现粗粒度的并发(宏观上的同时执行)框架，由于多核时代的到来，JDK1.7加入了 java.util.concurrent.forkjoin包，对该框架进行扩充，通过利用fork/join模式可以轻松地利用多核资源来协作完成一个复杂的计算任务。fork/join模式是处理并行编程的一种经典方法。 fork/join框架是Executo
32、Java并发编程：Fork/Join框架与并行流的应用
xray4的博客
07-16 94
本文详细介绍了Java并发编程中的Fork/Join框架和并行流的应用。Fork/Join框架适用于分治问题的处理，通过递归拆分任务并并行执行，最终合并结果，内部使用工作窃取算法提高性能。并行流是Java 8引入的简化并行处理的工具，内部基于Fork/Join框架实现，适用于无状态和独立任务的大规模数据处理。文章通过示例代码展示了如何使用Fork/Join框架和并行流进行求和、质数计算等操作，并讨论了它们的性能考量和使用注意事项。
47、Rust并发编程：Fork-Join并行模式及Rayon库的使用
最新发布
rock5的博客
08-18 94
本文深入探讨了Rust中的Fork-Join并行模式及其在实际开发中的应用，并介绍了如何使用Rayon库优化并发性能。文章涵盖了从基础的线程创建与同步，到高级的并行任务调度与负载均衡等内容，并通过自然语言处理、Mandelbrot集渲染、图像处理等多个实际案例展示了并发编程的实践技巧。同时，还对比了Rayon与其他并发库的特点，帮助开发者更好地选择合适的工具。
Fork/Join框架介绍
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Fork/Join 框架是 Java 7 引入的一种并行计算框架，旨在高效地处理可以递归分解的任务（Divide-and-Conquer）。它特别适合处理分治算法、递归任务以及并行计算任务。Fork/Join 框架的核心思想是将一个大任务拆分成多个小任务（Fork），并行执行这些小任务，最后将结果合并（Join）。Fork/Join 框架是 Java 中处理并行计算任务的高效工具，核心组件包括和。通过合理使用这些组件，可以实现高效的任务拆分、并行执行和结果合并。
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在JDK1.7引入了一种新的并行编程模式“fork-join”，它是实现了“分而治之”思想的Java并发编程框架。网上关于此框架的各种介绍很多，本文从框架特点出发，通过几个例子来进行实用性的介绍。1 fork-join框架的特点fork-join框架对新手来说很难理解，因此先从它的特点说起，它有几个特点： 它对问题的解决思路是分而治之,先将一个问题fork（分为）几个子问题,然后子问题又分为孙子问
java Fork/Join模型
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当我们需要执行大量的小任务时，有经验的Java开发人员都会采用线程池来高效执行这些小任务。然而，有一种任务，例如，对超过1000万个元素的数组进行排序，这种任务本身可以并发执行，但如何拆解成小任务需要在任务执行的过程中动态拆分。这样，大任务可以拆成小任务，小任务还可以继续拆成更小的任务，最后把任务的结果汇总合并，得到最终结果，这种模型就是Fork/Join模型。 Java7引入了Fork/Joi...
Java多线程(11) Fork-Join框架
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概述 在JDK1.7版本以后，引入了一个新的分布式Fork-JoinJDK框架。这个框架的特点就是可以把任务线程分布到每个CPU核上，如果4核的CPU，那么如果创建一个线程，那么这个线程就在CPU的一个核上，如果创建3个线程，呢么就分布到CPU的3个核，如果想要创建大于CPU核的线程，对不起，不能创建会阻塞，所以这个Fork-Join框架的优点就在于会把线程分布到每个CPU核上，这会加快程序运行...
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Fork/Join框架简介 从JDK1.7开始，Java提供Fork/Join框架用于并行执行任务，它的思想就是讲一个大任务分割成若干小任务，最终汇总每个小任务的结果得到这个大任务的结果。 这种思想和MapReduce很像（input --> split --> map --> reduce --> output）. 主要有两步： ...
Java Fork / Join进行并行编程
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05-06 401
最近几年，计算机处理器领域发生了范式转变。 多年来，处理器制造商一直在提高时钟频率，因此开发人员享受到这样的事实，即他们的单线程软件执行得更快，而无需他们付出任何努力。 现在，处理器制造商青睐多核芯片设计，并且必须以多线程或多进程的方式编写软件才能充分利用硬件。 因此，软件开发人员追赶的唯一方法是编写利用并行性的应用程序，即使用多个CPU内核来处理所有任务，而不是使用单个更快的内核。 摩尔定...
并发编程——Forkjoin设计模式原理
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Executor框架 在HotSpot VM的线程模型中，Java线程（java.lang.Thread）被一对一映射为本地操作系统线程。Java线程启动时会创建一个本地操作系统线程；当该Java线程终止时，这个操作系统线程也会被回收。操作系统会调度所有线程并将它们分配给可用的CPU。 在上层，Java多线程程序通常把应用分解为若干个任务，然后使用用户级的调度器（Executor框架）将这些任务映射为固定数量的线程；在底层，操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。这种两级调度模型的示意图如图10-1所示
Java并发基础-Fork、Join方式的并行计算研究分析
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本文目录： 1 Fork/Join概述 2 示例 3 详解 3.1 ForkJoinPool 3.2 ForkJoinTask 3.3 RecursiveAction与RecursiveTask 1 Fork/Join概述 Fork/Join是JDK中提供的类似Map/Reduce的并行计算的实现；它主要处理那些可以递归的分解成更小作业的作业。 与Map/Reduce类...
java并发编程——Fork-Join并行执行任务框架原理
mirana的专栏
09-29 585
文章目录Fork-Join原理任务类型CPU密集型（CPU-bound）IO密集型（I/O bound）CPU密集型 vs IO密集型Fork-Join框架定义和特性工作窃取算法工作原理ForkJoinPoolWorkQueueForkJoinWorkThreadForkJoinTaskfork 方法join 方法ForkJoin原理图 Fork-Join原理 任务类型 CPU密集型（CPU-bound） CPU密集型也叫计算密集型，指的是系统的硬盘、内存性能相对CPU要好很多，此时，系统运作大部分的状况是
并发工具类之Fork-Join
空杯
07-15 444
一、分而治之 思想： 将一个难以直接解决的大问题，分割成一些规模较小的相同问题，以便各个击破，分而治之。 策略： 对于一个规模为 n 的问题，若该问题可以容易地解决（比如说规模 n 较小）则直接解决，否则将其分解为 k 个规模较小的子问题，这些子问题互相独立且与原问题形式相同(子问题相互之间有联系就会变为动态规划算法)，递归地解这些子问题，然后将各子问题的解合并得到原问题的解。这种算法设计策略叫做分治法。 举例：归并排序（降序图示） 该算法是采用分治法的...
Java 并发之 Fork/Join 框架
Meldoy_mgh的博客
07-25 414
什么是 Fork/Join 框架 Fork/Join 框架是一种在 JDk 7 引入的线程池，用于并行执行把一个大任务拆成多个小任务并行执行，最终汇总每个小任务结果得到大任务结果的特殊任务。通过其命名也很容易看出框架主要分为 Fork 和 Join 两个阶段，第一阶段 Fork 是把一个大任务拆分为多个子任务并行的执行，第二阶段 Join 是合并这些子任务的所有执行结果，最后得到大任务的结果。 这里不难发现其执行主要流程：首先判断一个任务是否足够小，如果任务足够小，则直接计算，否则，就拆分成几个更小的小任务
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