Java高并发编程中ForkJoinPool的使用及详细介绍-刘宇

作者：刘宇
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一、什么是ForkJoinPool？

通常在计算机中，每个任务都是交由每个线程来处理的，当一个非常耗时的任务交由一个线程来完成，而其他线程处于空闲状态时就显得不太合理。ForkJoinPool又叫分而治之，通俗来讲就是帮我们把一个任务分成许多小任务给不同的线程执行，然后通过join将多个线程处理的结果进行汇总返回。

1、ForkJoinPool内部中将Task分为两种

• SubmissionTask：本地线程调用submit方法提交了任务

• WorkerTask：框架内部fork出来的子任务

这两种任务都是保存在WorkQueue数组中的，内部通过哈希算法将任务与线程关联起来。他们的存放与WorkQueue位置有些特点，SubmissionTask存放于数组中的偶数索引位置，WorkerTask存放于奇数索引位置。

2、提交任务的两种方式

我们在提交任务时，一般不会直接继承ForkJoinTask，只要继承它的子类即可：

• RecursiveAction:用于没有返回结果的任务(类似Runnable)
• RecursiveTask:用于有返回结果的任务(类似Callable)

二、ForkJoinPool的运行图

三、案例

1、提交有返回值的任务

package com.brycen.concurrency03.lockutils;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.stream.IntStream;

public class ForkJoinRecurisiveTask {
	//最大计算数
	private static final int MAX_THRESHOLD = 5;
	public static void main(String[] args) {
		//创建ForkJoinPool
		ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
		//异步提交RecursiveTask任务
		ForkJoinTask<Integer> forkJoinTask = pool.submit(new CalculatedRecurisiveTask(0,10));
		try {
			//根据返回类型获取返回值
			Integer result = forkJoinTask.get();
			System.out.println("结果为："+result);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
	
	private static class CalculatedRecurisiveTask extends RecursiveTask<Integer>{
		private int start;
		private int end;
		public CalculatedRecurisiveTask(int start, int end) {
			this.start = start;
			this.end = end;
		}
		@Override
		protected Integer compute() {
			//判断计算范围，如果小于等于5，那么一个线程计算就够了，否则进行分割
			if ((end-start)<=5) {
				return IntStream.rangeClosed(start, end).sum();
			}else {
				//任务分割
				int middle = (end+start)/2;
				CalculatedRecurisiveTask task1 = new CalculatedRecurisiveTask(start,middle);
				CalculatedRecurisiveTask task2 = new CalculatedRecurisiveTask(middle+1,end);
				//执行
				task1.fork();
				task2.fork();
				//等待返回结果
				return task1.join()+task2.join();
			}
		}
	}
}

运行结果：

结果为：55

2、提交无返回值的任务

package com.brycen.concurrency03.lockutils;

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.stream.IntStream;

public class ForkJoinRecurisiveAction {
	//最大计算数
	private static final int MAX_THRESHOLD = 5;
	private static final AtomicInteger SUM = new AtomicInteger(0);
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		//创建ForkJoinPool
		ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
		//异步提交RecursiveAction任务
		pool.submit(new CalculatedRecurisiveTask(0,10));
		//等待3秒后输出结果，因为计算需要时间
		pool.awaitTermination(3, TimeUnit.SECONDS);
		System.out.println("结果为："+SUM);
	}
	
	private static class CalculatedRecurisiveTask extends RecursiveAction{
		private int start;
		private int end;
		public CalculatedRecurisiveTask(int start, int end) {
			this.start = start;
			this.end = end;
		}
		@Override
		protected void compute() {
			//判断计算范围，如果小于等于5，那么一个线程计算就够了，否则进行分割
			if ((end-start)<=5) {
				//因为没有返回值，所有这里如果我们要获取结果，需要存入公共的变量中
				SUM.addAndGet(IntStream.rangeClosed(start, end).sum());
			}else {
				//任务分割
				int middle = (end+start)/2;
				CalculatedRecurisiveTask task1 = new CalculatedRecurisiveTask(start,middle);
				CalculatedRecurisiveTask task2 = new CalculatedRecurisiveTask(middle+1,end);
				//执行
				task1.fork();
				task2.fork();
			}
		}
	}
}

运行结果：

结果为：55