Java 并发编程之fork/join

最新推荐文章于 2025-03-17 10:50:32 发布

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分类专栏： Java 文章标签： java 多线程

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Java 并发编程之fork/join

简介： Fork/Join框架是Java7提供了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。Fork/Join的运行流程如下图所示：
在这里插入图片描述
实现原理：
在Java的Fork/Join框架中，它提供了两个类来帮助我们完成任务分割以及执行任务并合并结果：
1、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()操作的机制，通常情况下我们不需要直接继承ForkJoinTask类，而只需要继承它的子类，Fork/Join框架提供了以下两个子类：
RecursiveAction：用于没有返回结果的任务。
RecursiveTask ：用于有返回结果的任务。
2、ForkJoinPool ：ForkJoinTask需要通过ForkJoinPool来执行，任务分割出的子任务会添加到当前工作线程所维护的双端队列中，进入队列的头部。当一个工作线程的队列里暂时没有任务时，它会随机从其他工作线程的队列的尾部获取一个任务。

ForkJoinPool里面，有两个特别重要的成员如下：

volatile WorkQueue[] workQueues;     // main registry
final ForkJoinWorkerThreadFactory factory;

workQueues 用于保存向ForkJoinPool提交的任务，而具体的执行由ForkJoinWorkerThread执行，而ForkJoinWorkerThreadFactory可以用于生产出ForkJoinWorkerThread：

public static interface ForkJoinWorkerThreadFactory {
    /**
        * Returns a new worker thread operating in the given pool.
        *
        * @param pool the pool this thread works in
        * @return the new worker thread
        * @throws NullPointerException if the pool is null
        */
public ForkJoinWorkerThread newThread(ForkJoinPool pool);
}

ForkJoinTask的fork方法实现原理：

public final ForkJoinTask<V> fork() {
    Thread t;
    if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread)
        ((ForkJoinWorkerThread)t).workQueue.push(this);
    else
        ForkJoinPool.common.externalPush(this);
    return this;
}

若当前线程是ForkJoinWorkerThread线程，则强制类型转换（向下转换）成ForkJoinWorkerThread，然后将任务push到这个线程负责的队列里面去，在ForkJoinWorkerThread类中有一个pool和一个workQueue字段：

// 线程工作的ForkJoinPool
final ForkJoinPool pool;                // the pool this thread works in
// 工作窃取队列
final ForkJoinPool.WorkQueue workQueue; // work-stealing mechanics

workQueue的push()方法如下：

final void push(ForkJoinTask<?> task) {
    ForkJoinTask<?>[] a; ForkJoinPool p;
    int b = base, s = top, n;
    if ((a = array) != null) {    // ignore if queue removed
        int m = a.length - 1;     // fenced write for task visibility
        U.putOrderedObject(a, ((m & s) << ASHIFT) + ABASE, task);
        U.putOrderedInt(this, QTOP, s + 1);
        if ((n = s - b) <= 1) {
            if ((p = pool) != null)
                p.signalWork(p.workQueues, this);
        }
        else if (n >= m)
            growArray();
    }
}