11. java线程池-ForkJoinPool

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1. ForkJoinPool

java7 提供了ForkJoinPool 来支持将一个任务采用递归方式分成多个小任务计算, 然后再把小任务的计算结果合并为总的结果.

1.1 ForkJoinPool 的创建方式

  • java7 提供了两个构造器:
    • ForkJoinPool(int paralleism): 创建时指定并行线程数
    • ForkJoinPool(): 以当前机器的cpu个数(Runtime.avaliableProcessors())作为并行参数
  • java8 新增了静态方法创建通用池:
    • ForkJoinPool.commomPool(): 返回一个通用池, 通用池状态不会受shutdown()和shutdownNow()方法影响.
    • int getCommonPoolParallelism(): 返回通用池的并行线程数

1.2 子任务接口

ForkJoin 子任务有两种, 一种是没有返回值的, 一种是有返回值的. java 分别提供了对应的接口:

  • RecursiveAction: 定义无返回值子任务应该实现的接口
  • RecursiveTask: 定义有返回值子任务应该实现的接口

2. 无返回值ForkJoinPool 用法示例

2.1 创建子任务类

  • 无返回值子任务需要集成RecursiveAction
  • 需要指定拆分标准THRESHOLD, 明确开始计算的临界值
  • 采用二分法进行子任务拆分
public class PrintTask extends RecursiveAction {


    // 子任务拆分的标准
    private static final int THRESHOLD = 3;

    // 子任务处理的左临界值
    private int start;

    // 子任务处理的右临界值
    private int end;

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

    @Override
    protected void compute() {
        // 如果起始值和结束值之间的差小于THRESHOLD, 则开始打印
        if (end - start < THRESHOLD) {
            for (int i = start; i < end; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
            };
        }else {
            // 二分法拆分子任务
            int middle = (start + end)/2;

            // 创建递归线程任务
            PrintTask left = new PrintTask(start, middle);
            PrintTask right = new PrintTask(middle, end);

            // 并行执行递归任务
            left.fork();
            right.fork();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(3);

        forkJoinPool.submit(new PrintTask(0, 30));

        forkJoinPool.awaitTermination(2, TimeUnit.SECONDS);

        forkJoinPool.shutdown();
    }
}

2.2 测试输出

ForkJoinPool-1-worker-2--13
ForkJoinPool-1-worker-2--14
ForkJoinPool-1-worker-2--11
ForkJoinPool-1-worker-2--12
ForkJoinPool-1-worker-2--9
ForkJoinPool-1-worker-2--10
ForkJoinPool-1-worker-2--7
ForkJoinPool-1-worker-2--8
ForkJoinPool-1-worker-2--20
ForkJoinPool-1-worker-2--21
ForkJoinPool-1-worker-2--18
ForkJoinPool-1-worker-2--19
ForkJoinPool-1-worker-2--16
ForkJoinPool-1-worker-2--17
ForkJoinPool-1-worker-2--15
ForkJoinPool-1-worker-2--24
ForkJoinPool-1-worker-2--25
ForkJoinPool-1-worker-2--22
ForkJoinPool-1-worker-2--23
ForkJoinPool-1-worker-2--26
ForkJoinPool-1-worker-2--27
ForkJoinPool-1-worker-2--1
ForkJoinPool-1-worker-2--2
ForkJoinPool-1-worker-2--0
ForkJoinPool-1-worker-2--3
ForkJoinPool-1-worker-2--4
ForkJoinPool-1-worker-1--28
ForkJoinPool-1-worker-1--29
ForkJoinPool-1-worker-3--5
ForkJoinPool-1-worker-3--6

2. 有返回值ForkJoinPool 用法示例

2.1 子任务

  • 有返回值子任务需要继承类 RecursiveTask
  • 需要指定拆分标准THRESHOLD, 明确开始计算的临界值
  • 使用join()方法等待子线程开始完成
public class CalTask extends RecursiveTask<Integer> {

    // 子任务拆分的标准
    private static final int THRESHOLD = 10;

    // 子任务处理的左临界值
    private int start;

    // 子任务处理的右临界值
    private int end;

    // 待计算数组
    private List<Integer> array;

    public CalTask(List<Integer> list, int start, int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
        this.array = list;
    }

    @Override
    protected Integer compute() {

        int sum = 0;

        // 如果起始值和结束值之间的差小于THRESHOLD, 则开始打印
        if (end - start < THRESHOLD) {
            for (int i = start; i < end; i++) {
                sum += array.get(i);
            };
            return sum;
        }else {
            // 二分法拆分子任务
            int middle = (start + end)/2;

            // 创建递归线程任务
            CalTask left = new CalTask(array, start, middle);
            CalTask right = new CalTask(array, middle, end);

            // 并行执行递归任务
            left.fork();
            right.fork();

            // 合并子任务计算结果
            return left.join() + right.join();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        // 创建数组
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            list.add(i);
        }

        // 创建ForkJoinPool 线程池
        ForkJoinPool forkJoinPool = ForkJoinPool.commonPool();

        // 提交多线程任务
        ForkJoinTask<Integer> task = forkJoinPool.submit(new CalTask(list, 0, list.size()));

        // 获取返回结果
        Integer result = task.get();

        System.out.println("1+2+3+...+" + list.get(list.size() -1) + "=" + result);

    }
}

3.2 测试输出

1+2+3+...+100=5050
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