Java 并发编程之ForkJoin框架

1、什么是forkjoin框架

forkjoin框架是java的juc包里提供的，用于处理一些比较繁重的任务，会将这个大任务分为多个小任务，多个小任务处理完成后会将结果汇总给result，体现的是一种“分而治之”的思想。第一步，拆分fork任务，将大任务分为多个小任务；第二步，归并join，会将小任务的处理结果进行归并为一个结果。

2、forkjointask

forkjointask是forkjoin框架的提供的任务api，forkjointask是一个抽象类，有两个主要的实现类，recursivetask和recursiveaction，其中recursivetask和recursiveaction的主要区别是，recursiveaction没有返回值，而recursivetask是有返回值的

3、forkjoinpool

forkjoinpool类是forkjoin框架的线程池实现，基于executorservice接口。这个线程池是jdk1.7才加入的，用于管理线程，执行forkjoin的任务。对于线程池的使用，我们使用threadpoolexecutor比较多，可以在idea里看一下uml类图，可以看出forkjoinpool和threadpoolexecutor实现差不多的。

forkjoinpool()
forkjoinpool(int parallelism)
forkjoinpool(int parallelism, forkjoinworkerthreadfactory factory,
 uncaughtexceptionhandler handler, boolean asyncmode)

几个重要的参数：

• parallelism：并行度，并行执行线程，可用指定，也可以不指定，不指定的情况，是根据cpu核数创建可用的线程
• forkjoinworkerthreadfactory：创建线程的工厂实现
• uncaughtexceptionhandler ：因为未知异常中断的回调处理
• asyncmode：是否异步，默认情况是false

使用时候，可以直接创建forkjoinpool，可以不传参，不传参的情况，默认指定的线程并行数为runtime.getruntime().availableprocessors();，表示根据cpu核数创建可用线程数

forkjoinpool forkjoinpool = new forkjoinpool();
arraysorttask task = new arraysorttask(array , 0 , size);
forkjoinpool.submit(task);
task.get();

也是可用传参，对并行度进行指定的public forkjoinpool(int parallelism)， parallelism并行度，并行执行几个线程

将forkjoin任务加入到frokjoinpool线程池有几种方式

• execute()：调用其 fork 方法在多个线程之间拆分工作。
• invoke()：在forkjoinpool线程池上调用invoke方法
• submit()：返回一个future对象，future可以进行监控，任务完成后返回结果

4、打印斐波那契数列

forkjoin框架可以用于一些递归遍历的场景，对于斐波那契数列，你可以比较熟悉，因为在面试中有时候经常问到，斐波那契数列的特点就是最后一项的结果等于前面两项的和

package com.example.concurrent.forkjoin;
import java.util.concurrent.executionexception;
import java.util.concurrent.forkjoinpool;
import java.util.concurrent.forkjointask;
import java.util.concurrent.recursivetask;
/**
 * <pre>
 *      斐波那契数列
 * </pre>
 * <p>
 * <pre>
 * @author nicky.ma
 * 修改记录
 *    修改后版本:     修改人：  修改日期: 2021/10/12 16:22  修改内容:
 * </pre>
 */
public class fibonacci extends recursivetask<integer>{
    private int n;
    public fibonacci(int n) {
        this.n = n;
    }
    @override
    protected integer compute() {
        if (n <= 1)
            return n;
        fibonacci f1 = new fibonacci(n - 1);
        f1.fork();
        fibonacci f2 = new fibonacci(n - 2);
        f2.fork();
        return f1.join() + f2.join();
    }
    public static void main(string[] args) throws executionexception, interruptedexception {
        forkjoinpool pool = new forkjoinpool();
        for (int i = 0; i< 10; i++) {
            forkjointask task = pool.submit(new fibonacci(i));
            system.out.println(task.get());
        }
    }
}

5、forkjoin归并排序

面试题：快速实现对一个长度百万的数组的排序

难点：可以使用归并排序，多线程如何组织实现归并排序

package com.example.concurrent.forkjoin;
import java.util.arrays;
import java.util.random;
import java.util.concurrent.executionexception;
import java.util.concurrent.forkjoinpool;
import java.util.concurrent.recursiveaction;
/**
 * <pre>
 *      大数组排序
 * </pre>
 * <p>
 * <pre>
 * @author mazq
 * 修改记录
 *    修改后版本:     修改人：  修改日期: 2021/10/12 17:04  修改内容:
 * </pre>
 */
public class arraysorttask extends recursiveaction{
    final long[] array; final int lo, hi;
    arraysorttask(long[] array, int lo, int hi) {
        this.array = array; this.lo = lo; this.hi = hi;
    }
    arraysorttask(long[] array) { this(array, 0, array.length); }
    @override
    protected void compute() {
        if (hi - lo < threshold)
            // 少于阀值,使用arrays.sort 快排
            sortsequentially(lo, hi);
        else {
            /* 归并排序 */
            // 取中间值
            int mid = (lo + hi) >>> 1;
            // 拆分任务
            invokeall(new arraysorttask(array, lo, mid),
                    new arraysorttask(array, mid, hi));
            // 归并结果
            merge(lo, mid, hi);
        }
    }
    // implementation details follow:
    static final int threshold = 1000;
    void sortsequentially(int lo, int hi) {
        arrays.sort(array, lo, hi);
    }
    void merge(int lo, int mid, int hi) {
        long[] buf = arrays.copyofrange(array, lo, mid);
        for (int i = 0, j = lo, k = mid; i < buf.length; j++)
            array[j] = (k == hi || buf[i] < array[k]) ?
                    buf[i++] : array[k++];
    }
    public static void main(string[] args) throws executionexception, interruptedexception {
        int size = 10_000;
        long[] array = new long[size];
        random random = new random();
        for (int i = 0; i< size; i++) {
            array[i] = random.nextint();
        }
        forkjoinpool forkjoinpool = new forkjoinpool();
        arraysorttask task = new arraysorttask(array , 0 , size);
        forkjoinpool.submit(task);
        task.get();
        for (long a : array) {
            system.out.println(a);
        }
    }
}

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注的更多内容!