java使用Executor和Fork-join框架并发编程

Executor

Executor用于已知任务数的情况,将任务数提交给线程池,线程池自行分配管理线程。
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注意:Callable和Runnable是等价的,但Runnable的run方法没有返回值,而Callable的call方法可以有返回值。
示例:

  1. SumTask类
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;

//任务实现Callable接口
public class SumTask implements Callable<Integer> {
    
    
	//定义每个线程计算的区间
	private int startNumber;
	private int endNumber;
	
	public SumTask(int startNumber, int endNumber){
    
    
		this.startNumber=startNumber;
		this.endNumber=endNumber;
	}
	
	@Override
	public Integer call() throws Exception {
    
    
		int sum = 0;
		for(int i=startNumber; i<=endNumber; i++)
		{
    
    
			sum = sum + i;
		}
		
		Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
		
		System.out.printf("%s: %d\n",Thread.currentThread().getName(),sum);
		return sum;//返回局部总和
	}
}

  1. SumTest
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;


public class SumTest {
    
    

	public static void main(String[] args) {
    
    
		
		//执行线程池,线程的个数一般为cpu的两倍左右,不能太多ִ
		ThreadPoolExecutor executor=(ThreadPoolExecutor)Executors.newFixedThreadPool(4);
		
		List<Future<Integer>> resultList=new ArrayList<>();

		//统计1-1000总和,分成十个任务提交
		for (int i=0; i<10; i++){
    
    
			SumTask calculator=new SumTask(i*100+1, (i+1)*100);
			Future<Integer> result=executor.submit(calculator);//通过Future能获取线程返回值
			resultList.add(result);
		}
		
		//每隔50ms,轮询等待10个任务结束
		do {
    
    
			System.out.printf("Main:已经完成多少个任务:%d\n",executor.getCompletedTaskCount());
			for (int i=0; i<resultList.size(); i++) {
    
    
				Future<Integer> result=resultList.get(i);
				System.out.printf("Main: Task %d: %s\n",i,result.isDone());//获取当前任务是否完成
			}
			try {
    
    
				Thread.sleep(50);
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		} while (executor.getCompletedTaskCount()<resultList.size());
		
		// 所有任务都结束	
		int total = 0;
		for (int i=0; i<resultList.size(); i++) {
    
    
			Future<Integer> result=resultList.get(i);
			Integer sum=null;
			try {
    
    
				sum=result.get();//调用get()方法获取函数返回值
				total = total + sum;
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			} catch (ExecutionException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		}
		System.out.printf("1-1000总和:" + total);
		
		// 关闭线程池
		executor.shutdown();
	}
}

总结:

  1. ThreadPoolExecutor executor=(ThreadPoolExecutor)Executors.newFixedThreadPool(4);创建线程池
  2. executor.submit(Task);向线程池提交任务
  3. executor.getCompletedTaskCount();获得完成任务数
  4. Future.isdone();通过Future获取当前任务是否完成
  5. Future.get();通过Future获取任务返回值
  6. executor.shutdown();关闭线程池
  7. executor.getPoolSize();获取线程池大小

Fork-join

分治编程,适用于任务量不好确定的场合。
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示例:

  1. SumTask
import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

//分任务求和extends RecursiveTask<Long>
public class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
    
    
	
	private int start;
	private int end;

	public SumTask(int start, int end) {
    
    
		this.start = start;
		this.end = end;
	}

	public static final int threadhold = 5;//阈值

	@Override
	protected Long compute() {
    
    
		Long sum = 0L;
		
		// 如果任务足够小就直接执行
		boolean canCompute = (end - start) <= threadhold;
		if (canCompute) {
    
    
			for (int i = start; i <= end; i++) {
    
    
				sum = sum + i;				
			}
		} else {
    
    
			// 任务大于阈值,分裂为2个任务
			int middle = (start + end) / 2;
			SumTask subTask1 = new SumTask(start, middle);
			SumTask subTask2 = new SumTask(middle + 1, end);

			invokeAll(subTask1, subTask2);

			Long sum1 = subTask1.join();
			Long sum2 = subTask2.join();

			// 结果合并
			sum = sum1 + sum2;
		}
		return sum;
	}
}
  1. SumTest
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;

//分任务求和
public class SumTest {
    
    
    
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    
        //创建执行线程池
    	ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
    	//ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(4);
    	
    	//创建任务
        SumTask task = new SumTask(1, 10000000);
        
        //提交任务
        ForkJoinTask<Long> result = pool.submit(task);
        
        //等待结果
        do {
    
    
			System.out.printf("Main: Thread Count: %d\n",pool.getActiveThreadCount());
			System.out.printf("Main: Paralelism: %d\n",pool.getParallelism());
			try {
    
    
				Thread.sleep(50);
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		} while (!task.isDone());
        
        //输出结果
        System.out.println(result.get().toString());
    }
}

总结:

  1. ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();创建执行线程池
  2. SumTask task = new SumTask(1, 10000000);创建任务
  3. ForkJoinTask<Long> result = pool.submit(task);提交任务
  4. result.get()获得计算结果也即重写的compute函数返回值
  5. task.isDone()检测任务是否完成
  6. pool.getActiveThreadCount()获得整个线程池里的线程数
  7. pool.getParallelism()获得线程池里的并行度(有多少个线程同时在工作

数据结构的使用

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因此需要有一些适用于并发的数据结构:
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