主要使用场景
1. 递归任务处理
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大规模数据处理:如大型数组/集合的排序、过滤、转换
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并行计算:矩阵运算、图像处理、科学计算
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遍历树形结构:文件系统遍历、DOM树处理、游戏树搜索
2. 可分解的计算任务
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// 典型的Fork/Join模式示例:计算数组和
class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
private final int[] array;
private final int start, end;
@Override
protected Long compute() {
if (end - start <= THRESHOLD) {
// 直接计算小任务
return computeDirectly();
} else {
// 分割任务
int mid = (start + end) / 2;
SumTask left = new SumTask(array, start, mid);
SumTask right = new SumTask(array, mid, end);
left.fork(); // 异步执行左子任务
return right.compute() + left.join(); // 同步执行右任务
}
}
}
篇幅限制下面就只能给大家展示小册部分内容了。整理了一份核心面试笔记包括了:Java面试、Spring、JVM、MyBatis、Redis、MySQL、并发编程、微服务、Linux、Springboot、SpringCloud、MQ、Kafc
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3. 适用场景特征
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任务可递归分解:大任务可以拆分成相似的小任务
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子任务相对独立:子任务之间没有或很少有依赖
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有明确的合并结果方式:子任务结果可以合并成最终结果
实际应用案例
1. 并行排序
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并行归并排序:将数组分割排序后合并
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并行快速排序:分割后并行处理子数组
2. 数据处理
java
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// 并行搜索示例
class ParallelSearch extends RecursiveTask<List<Integer>> {
// 在大量数据中并行搜索符合条件的元素
// 分割数据集,并行搜索,合并结果
}
3. 数值计算
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蒙特卡洛模拟:并行进行大量随机试验
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数值积分:将积分区间分割并行计算
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斐波那契数列(教学示例,实际效率不高)
4. 文件处理
java
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// 并行文件搜索
class FileSearchTask extends RecursiveTask<List<Path>> {
// 遍历目录树,在多级子目录中并行搜索文件
}
性能考虑要点
使用时机
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✅ 适合:CPU密集型任务,任务可均匀分割
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❌ 不适合:
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I/O密集型任务(考虑使用CompletableFuture)
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任务太小(拆分/合并开销可能超过收益)
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任务间有复杂依赖
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阈值设置
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// 需要合理设置阈值
private static final int THRESHOLD = 10_000; // 根据实际情况调整
// 太小:任务管理开销大
// 太大:无法充分利用并行
工作窃取(Work-Stealing)优势
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每个工作线程维护自己的双端队列
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空闲线程可以从其他线程队列尾部"窃取"任务
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自动负载均衡,减少线程空闲时间
最佳实践
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避免阻塞操作:ForkJoinPool不是为I/O阻塞设计的
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合理使用同步:尽量减少任务间的同步等待
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注意递归深度:避免栈溢出
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考虑任务粒度:任务大小需要平衡并行收益和开销
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使用合适的池大小 :通常使用
Runtime.getRuntime().availableProcessors()
替代方案对比
| 场景 | 推荐方案 |
|---|---|
| I/O密集型异步任务 | CompletableFuture |
| 简单的并行循环 | Parallel Streams |
| 递归可分治任务 | Fork/Join框架 |
| 定时/周期任务 | ScheduledExecutorService |
总结
Fork/Join框架最适合计算密集型的递归可分治问题。当你的任务可以自然地被递归分解,且子任务的计算成本足够大以抵消任务分割和结果合并的开销时,Fork/Join通常能提供良好的并行性能。对于其他场景,Java并发工具包中的其他组件可能更合适。