Fork-Join框架

Fork-Join框架

Fork和Join是java 1.7提供的用于定型执行的框架，将大任务切分成若干个小任务执行，小任务执行结果汇总成大任务的框架。从字面上理解就是Fork把大任务切分成若干个小任务Join就是把小任务合并得到大任务结果。使用工作窃取算法。

工作窃取算法

从其他线程里获取工作任务得一种算法。使用工作窃取算法可以方便我们将大任务切分成多个小任务。为了减少线程间的竞争，我们为每个任务分别放入不同的队列里，线程和队列一一对应，但是有些线程会先把任务做完，这些做完了自己任务的线程就去帮助其他线程进行任务，这是他们会访问同一个队列。为了减少窃取线程和别窃取线程之间的竞争我们通常使用双端队列。被窃取线程永远从双端队列的头部获取任务，窃取线程永远从双端队列的尾部获取内容。

优点：就是充分利用线程进行并行计算，减少线程间的竞争。缺点是还是存在竞争比如在队列中只有一个任务时，同时也消耗了更多的系统资源创建更多的线程。

局限：

1. 在使用Fork/Join只能使用Fork和Join进行同步操作，如果在使用了其他机制时工作线程就不能进行其他操作了。比如在Fork/Join框架中使用了失眠，那么在睡眠过程中就不能执行其他操作了。
2. 使用Fork/Join操作的线程不能执行io操作。
3. 不能抛出检查异常，必须使用必要的代码来检查他们。

演示代码

@Slf4j
public class ForkJoinTaskExample extends RecursiveTask {

    public static final int threshold = 2;
    private int start;
    private int end;

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

    @Override
    protected Integer compute() {
        int sum = 0;

        //如果任务足够小就计算任务
        boolean canCompute = (end - start) <= threshold;
        if (canCompute) {
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
        } else {
            // 如果任务大于阈值，就分裂成两个子任务计算
            int middle = (start + end) / 2;
            ForkJoinTaskExample leftTask = new ForkJoinTaskExample(start, middle);
            ForkJoinTaskExample rightTask = new ForkJoinTaskExample(middle + 1, end);

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

            // 等待任务执行结束合并其结果
            int leftResult = leftTask.join();
            int rightResult = rightTask.join();

            // 合并子任务
            sum = leftResult + rightResult;
        }
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ForkJoinPool forkjoinPool = new ForkJoinPool();

        //生成一个计算任务，计算1+2+3+4
        ForkJoinTaskExample task = new ForkJoinTaskExample(1, 100);

        //执行一个任务
        Future result = forkjoinPool.submit(task);

        try {
            log.info("result:{}", result.get());
        } catch (Exception e) {
            log.error("exception", e);
        }
    }
}