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Fork/Join框架_任务分解与并行执行

1 概述

Fork/Join框架是Java 7引入的一个用于并行执行任务的框架。它特别适用于可以递归分解为多个子任务的工作,每个子任务可以独立执行,并且结果可以合并以获得最终结果。Fork/Join框架通过工作窃取(work-stealing)算法提高了多核处理器上的任务执行效率。

2 核心组件

Fork/Join框架主要由以下几个核心组件构成:

  • ForkJoinPool:线程池,负责管理和调度任务。
  • RecursiveTask:带有返回结果的任务类。
  • RecursiveAction:不带返回结果的任务类。
  • ForkJoinTask:所有任务的父类,提供了fork()join()等方法。

3 工作窃取算法

工作窃取算法是Fork/Join框架的核心思想之一。在多线程环境中,当某个线程完成自己的任务后,它可以“窃取”其他线程队列中的任务来执行,从而提高CPU利用率和整体性能。具体来说,每个线程都有一个双端队列(deque),新任务会被推入队列尾部,而线程会从队列头部取出任务执行。当一个线程完成其任务后,它可以从其他线程的队列尾部窃取任务。

4 使用步骤

使用Fork/Join框架的基本步骤如下:

  1. 创建任务类:继承自RecursiveTaskRecursiveAction,实现任务的分解逻辑。
  2. 提交任务:使用ForkJoinPool提交任务并获取结果。
  3. 处理结果:对于RecursiveTask,可以通过join()方法获取任务的结果;对于RecursiveAction,任务完成后没有返回值。

5 示例代码

以下是一个详细的示例,展示了如何使用Fork/Join框架计算数组元素的总和。

import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;public class ForkJoinSumCalculator {// 定义任务类static class SumTask extends RecursiveTask<Long> {private static final 

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