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Fork/Join框架简介

一、Fork/Join框架简介

Fork/Join框架是Java 7引入的一个用于并行执行任务的框架,它可以将一个大任务分割成若干个小任务,并行执行这些小任务,然后将每个小任务的结果合并起来,得到大任务的结果。这种框架特别适合于能够被递归分解成更小任务的问题。

  1. 核心类 Fork/Join框架的核心类有两个:ForkJoinPool和ForkJoinTask。

  • (1)ForkJoinPool:实现了ExecutorService接口,用于执行ForkJoinTask任务。
  • (2)ForkJoinTask:是一个抽象类,表示可以被分割成小块的任务。它的两个子类RecursiveAction和RecursiveTask分别表示没有返回值的任务和有返回值的任务。

工作窃取算法 Fork/Join框架采用了工作窃取(Work-Stealing)算法。工作窃取算法是指当某个线程的任务队列中没有任务时,它会从其他线程的任务队列中窃取任务来执行。这种方式可以充分利用线程资源,提高程序的性能。

二、Fork/Join框架代码例子及注释

  1. 以下是一个使用Fork/Join框架计算斐波那契数列的示例:

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
public class ForkJoinExample {// 计算斐波那契数列的ForkJoin任务static class FibonacciTask extends RecursiveTask<Integer> {final int n;FibonacciTask(int n) {this.n = n;}@Overrideprotected Integer compute() {// 当n小于等于1时,直接返回结果if (n <= 1) {return n;}// 创建子任务计算Fibonacci(n-1)FibonacciTask f1 = new FibonacciTask(n - 1);f1.fork(); // 异步执行子任务// 创建子任务计算Fibonacci(n-2)FibonacciTask f2 = new FibonacciTask(n - 2);return f2.compute() + f1.join(); // 计算子任务结果并返回}}public static void main(String[] args) {// 创建ForkJoinPool实例ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();// 创建任务并执行FibonacciTask fibonacciTask = new FibonacciTask(10);Integer result = forkJoinPool.invoke(fibonacciTask);// 输出结果System.out.println("斐波那契数列第10项的结果为:" + result);}
}

代码注释:

  1. 定义一个内部类FibonacciTask,继承自RecursiveTask,并指定返回值类型为Integer。

  2. 在FibonacciTask类中,定义一个成员变量n,表示要计算的斐波那契数列的项数。

  3. 实现compute()方法,该方法用于计算斐波那契数列的值。当n小于等于1时,直接返回n;否则,递归地创建子任务并计算结果。

  4. 在main方法中,创建ForkJoinPool实例,并创建FibonacciTask任务。

  5. 通过invoke()方法提交任务并获取结果。

  6. 输出计算结果。 在实际应用中,我们可以根据任务的特点和需求,自定义RecursiveTask或RecursiveAction来实现并行计算。Fork/Join框架适用于计算密集型任务,能够有效提高程序的并行度和性能。

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