Fork/Join框架（非重点内容 未完待续）

Java多线程

Fork/Join框架是Java 7 提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果后得到大任务结果的框架。

工作窃取算法

工作窃取（work-stealing）算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。那么，为什么需要使用工作窃取算法呢？假如我们需要做一个比较大的任务，可以把这个任务分割为若干互不依赖的子任务，为了减少线程间的竞争，把这些子任务分别放到不同的队列里，并为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。比如A线程负责处理A队列里的任务。但是，有的线程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。而在这时它们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，而窃取任务的线程永远从双端队列的尾部拿任务执行。

工作窃取的运行流程下图所示：

工作窃取算法的优点：

• 充分利用线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。

工作窃取算法的缺点：

• 在某些情况下还是存在竞争，比如双端队列里只有一个任务时。并
  且该算法会消耗了更多的系统资源，比如创建多个线程和多个双端队列。

Fork/Join常用API

ForkJoinPool

ForkJoinPool是ForkJoin框架中的任务调度器，和ThreadPoolExecutor一样实现了自己的线程池，提供了三种调度子任务的方法：

• execute：异步执行指定任务，无返回结果；
• invoke：invokeAll：异步执行指定任务，等待完成才返回结果；
• submit：异步执行指定任务，并立即返回一个Future对象；

ForkJoinTask

我们要使用ForkJoin框架，必须首先创建一个ForkJoin任务。它提供在任务中执行fork()和join()操作的机制。通常情况下，我们不需要直接继承ForkJoinTask类，只需要继承它的子类，Fork/Join框架提供了以下两个子类。

• RecursiveAction：用于没有返回结果的任务。
• RecursiveTask：用于有返回结果的任务。

Fork/Join 使用案例

public class ForkJoinTest extends RecursiveTask<Long> {
    private static final long MAX = 1000000000L;
    private static final long THRESHOLD = 1000L;
    private long start;
    private long end;
    public ForkJoinTest(long start, long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        System.out.println("--------------------");
        Thread.sleep(10 * 1000L);
        testForkJoin();
    }
    private static void testForkJoin() {
        System.out.println("testForkJoin");
        long start = System.currentTimeMillis();
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        Long sum = forkJoinPool.invoke(new ForkJoinTest(1, MAX));
        System.out.println(sum);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start + "ms");
    }
    @Override
    protected Long compute() {
        long sum = 0;
        if (end - start <= THRESHOLD) {
            for (long i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        } else {
            long mid = (start + end) / 2;
            ForkJoinTest task1 = new ForkJoinTest(start, mid);
            ForkJoinTest task2 = new ForkJoinTest(mid + 1, end);
            invokeAll(task1,task2);
            return task1.join() + task2.join();
        }
    }
}

网文关于正确使用Fork/JOIN框架：

Java的Fork/Join任务，你写对了吗？

Fork/Join 实现原理