ForkJoinPool 简介

引言

在现代并行编程中，处理大规模任务时将任务分割成更小的子任务并行执行是一种常见的策略。Java 提供了 Fork/Join 框架来支持这一模式，其中 ForkJoinPool 是其核心组件。本文将详细介绍 ForkJoinPool 的概念、使用方法和实际应用。

1. ForkJoinPool 概述

ForkJoinPool 是 Java 7 中引入的并行框架的一部分，它用于执行大量的小任务。ForkJoinPool 基于工作窃取算法（Work-Stealing Algorithm），允许空闲的线程窃取其他忙碌线程的任务来执行，以提高 CPU 的利用率和程序的执行效率。

2. Fork/Join 框架

Fork/Join 框架由两个核心部分组成：

Fork：将一个大任务分解成多个小任务。
Join：将这些小任务的结果合并起来得到最终结果。

3. 使用 ForkJoinPool

要使用 ForkJoinPool，首先需要创建一个任务类，继承自 RecursiveTask<V> 或 RecursiveAction。RecursiveTask 用于有返回值的任务，而 RecursiveAction 用于没有返回值的任务。

示例：计算数组元素的和

以下是一个使用 ForkJoinPool 计算数组元素和的示例：

import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;

public class ForkJoinSum extends RecursiveTask<Long> {
    private static final int THRESHOLD = 1000; // 任务分解的临界值
    private long[] array;
    private int start;
    private int end;

    public ForkJoinSum(long[] array, int start, int end) {
        this.array = array;
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Long compute() {
        if (end - start <= THRESHOLD) {
            // 如果任务足够小，直接计算结果
            long sum = 0;
            for (int i = start; i < end; i++) {
                sum += array[i];
            }
            return sum;
        } else {
            // 将任务一分为二
            int middle = (start + end) / 2;
            ForkJoinSum leftTask = new ForkJoinSum(array, start, middle);
            ForkJoinSum rightTask = new ForkJoinSum(array, middle, end);

            // 执行子任务
            leftTask.fork();
            rightTask.fork();

            // 等待子任务完成并合并结果
            long leftResult = leftTask.join();
            long rightResult = rightTask.join();

            return leftResult + rightResult;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个大数组
        long[] array = new long[10000];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            array[i] = i + 1;
        }

        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinSum task = new ForkJoinSum(array, 0, array.length);

        // 提交任务给 ForkJoinPool 并获取结果
        long result = pool.invoke(task);

        System.out.println("Sum: " + result); // 输出结果
    }
}