SueWakeup
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系列专栏:学习Java框架
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目录
[什么是 Fork?](#什么是 Fork?)
[什么是 Join?](#什么是 Join?)
[Fork/Join 的核心组件](#Fork/Join 的核心组件)
[Fork/Join 的工作流程](#Fork/Join 的工作流程)
[1. 创建 ForkJoinPool](#1. 创建 ForkJoinPool)
[2. 提交任务](#2. 提交任务)
[3. 执行任务](#3. 执行任务)
[4. 任务拆分与执行](#4. 任务拆分与执行)
[5. 结果合并](#5. 结果合并)
[Fork/Join 计算斐波那契数列](#Fork/Join 计算斐波那契数列)
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前言
Fork/Join 框架是 Java 7中引入的一个并行(同时)计算框架,主要用于处理递归式任务。
什么是 Fork?
Fork 是指将一个大任务拆分成多个小任务并行(同时)执行
什么是 Join?
Join 是指等待这些小任务执行完成,并将它们的结果合并
Fork/Join 的核心组件
- ForkJoinPool:整个框架的线程池,负责管理工作线程以及任务的调度和执行
ForkJoinPool 示意图
- ForkJoinTask:可分解的任务,一般情况下通过基础 RecursiveTask(有返回结果)或 RecursiveAtion(无返回结果)来实现具体的任务
ForkJoinTask 示意图
- ForkJoinWorkerThread :工作线程,负责执行 ForkJoinTask 中的任务
ForkJoinWorkerThread 示意图
Fork/Join 的工作流程
1. 创建 ForkJoinPool
- 创建一个 ForkJoinPool 对象,一般情况下使用默认的构造函数创建一个适合当前系统环境的 ForkJoinPool
2. 提交任务
- 将需要执行的任务提交给 ForkJoinPool,通常通过 invoke 方法或者 submit 方法来提交任务
3. 执行任务
- ForkJoinPool 会将任务分配给其内部的 ForkJoinWorkerThread 来执行。每个工作线程都会从任务队列中获取任务并执行
4. 任务拆分与执行
- 在任务的执行过程中,如果存在需要拆分的子任务,工作线程会调用任务的 fork 方法将子任务提交给 ForkJoinPool
- ForkJoinPool 会根据工作窃取算法,将子任务分配给其他空闲的工作线程执行,从而实现任务的并行执行
5. 结果合并
- 当子任务执行完成后,工作线程会调用任务的 join 方法等待子任务的执行结果
- 如果存在必要,结果合并的过程也可以递归进行,直到得到最终的结果
Fork/Join 计算斐波那契数列
java
// 继承 RecursiveTask 来实现可返回结果的任务
public class FibonacciTask extends RecursiveTask<Integer> {
private int n;
public FibonacciTask(int n) {
this.n = n;
}
@Override
protected Integer compute() {
if (n <= 1) {
return n;
} else {
FibonacciTask task1 = new FibonacciTask(n - 1);
task1.fork(); // 拆分任务
FibonacciTask task2 = new FibonacciTask(n - 2);
return task2.compute() + task1.join(); // 合并结果
}
}
public static void main(String[] args) {
int n = 10;
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
FibonacciTask fibonacciTask = new FibonacciTask(n);
int result = forkJoinPool.invoke(fibonacciTask); // 同步执行任务并获取结果
System.out.println("位于" + n + "处的斐波那契数为:" + result);
}
}
解读:
- 定义 FibonacciTask 类,继承自 RecursiveTask,用于计算斐波那契数列第 n 个数
- 在 compute() 方法中,判断如果 n 小于等于 1,则返回 n
- 否则,将任务拆分为两个部分,分表计算第 n-1 和 第 n-2 个斐波那契数
- 通过 join() 方法等待第 n-1 的计算结果完成后将结果合并