深入淺析Java7中的新特性forkjoin

深入淺析Java7中的新特性forkjoin？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

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Java7引入了Fork Join的概念，來更好的支持并行運算。顧名思義，Fork Join類似與流程語言的分支，合并的概念。也就是說Java7 SE原生支持了在一個主線程中開辟多個分支線程，并且根據分支線程的邏輯來等待(或者不等待)匯集，當然你也可以fork的某一個分支線程中再開辟Fork Join，這也就可以實現Fork Join的嵌套。

有兩個核心類ForkJoinPool和ForkJoinTask。

ForkJoinPool實現了ExecutorService接口，起到線程池的作用。所以他的用法和Executor框架的使用時一樣的，當然Fork Join本身就是Executor框架的擴展。ForkJoinPool有3個關鍵的方法，來啟動線程，execute(…),invoke(…),submit(…)。具體描述如下：

<SPAN style='FONT-SIZE: 9pt;"微軟雅黑","sans-serif"; COLOR: #333333;"BORDER-TOP: windowtext 1pt solid; BORDER-RIGHT: windowtext 1pt solid; BORDER-BOTTOM: windowtext 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; PADDING-TOP: 0cm; PADDING-LEFT: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext 1pt solid; PADDING-RIGHT: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent;"> <P align=left><SPAN style='FONT-SIZE: 9pt;"微軟雅黑","sans-serif"; COLOR: #333333;

ForkJoinTask是分支合并的執行任何，分支合并的業務邏輯使用者可以再繼承了這個抽先類之后，在抽象方法exec()中實現。其中exec()的返回結果和ForkJoinPool的執行調用方（execute(…),invoke(…),submit(…)），共同決定著線程是否阻塞，具體請看下面的測試用例。

首先，用戶需要創建一個自己的ForkJoinTask。代碼如下：

public class MyForkJoinTask extends ForkJoinTask {
 
 /**
  *
  */
 private static final long serialVersionUID = 1L;
 private V value;
 private boolean success = false;
 @Override
 public V getRawResult() {
  return value;
 }
 @Override
 protected void setRawResult(V value) {
  this.value = value;
 }
 @Override
 protected boolean exec() {
  System.out.println("exec");
  return this.success;
 }
 public boolean isSuccess() {
  return success;
 }
 public void setSuccess(boolean isSuccess) {
  this.success = isSuccess;
 }
}

測試ForkJoinPool.invoke(…)：

 @Test
 public void testForkJoinInvoke() throws InterruptedException, ExecutionException {
  ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  task.setSuccess(true);
  task.setRawResult("test");
  String invokeResult = forkJoinPool.invoke(task);
  assertEquals(invokeResult, "test");
 }
 @Test
 public void testForkJoinInvoke2() throws InterruptedException, ExecutionException {
  final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  final MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  new Thread(new Runnable() {
   public void run() {
    try {
     Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
    }
    task.complete("test");
   }
  }).start();
  // exec()返回值是false，此處阻塞，直到另一個線程調用了task.complete(...)
  String result = forkJoinPool.invoke(task);
  System.out.println(result);
 }
 @Test
 public void testForkJoinSubmit() throws InterruptedException, ExecutionException {
  final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  final MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  task.setSuccess(true); // 是否在此任務運行完畢后結束阻塞
  ForkJoinTask result = forkJoinPool.submit(task);
  result.get(); // 如果exec()返回值是false，在此處會阻塞，直到調用complete
 }

測試ForkJoinPool.submit(…)：

@Test
 public void testForkJoinSubmit() throws InterruptedException, ExecutionException {
  final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  final MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  task.setSuccess(true); // 是否在此任務運行完畢后結束阻塞
  ForkJoinTask result = forkJoinPool.submit(task);
  result.get(); // 如果exec()返回值是false，在此處會阻塞，直到調用complete
 }
 @Test
 public void testForkJoinSubmit2() throws InterruptedException, ExecutionException {
  final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  final MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  forkJoinPool.submit(task);
  Thread.sleep(1000);
 }
 @Test
 public void testForkJoinSubmit3() throws InterruptedException, ExecutionException {
  final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  final MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  new Thread(new Runnable() {
   public void run() {
    try {
     Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
    }
    task.complete("test");
   }
  }).start();
  ForkJoinTask result = forkJoinPool.submit(task);
  // exec()返回值是false，此處阻塞，直到另一個線程調用了task.complete(...)
  result.get();
  Thread.sleep(1000);
 }

測試ForkJoinPool.execute(…)：

 @Test
 public void testForkJoinExecute() throws InterruptedException, ExecutionException {
  ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
  MyForkJoinTask task = new MyForkJoinTask();
  forkJoinPool.execute(task); // 異步執行，無視task.exec()返回值。
 }

在實際情況中，很多時候我們都需要面對經典的“分治”問題。要解決這類問題，主要任務通常被分解為多個任務塊（分解階段），其后每一小塊任務被獨立并行計算。一旦計算任務完成，每一快的結果會被合并或者解決（解決階段）。ForkJoinTask天然就是為了支持“分治”問題的。

分支/合并的完整過程如下：

深入淺析Java7中的新特性forkjoin

下面列舉一個分治算法的實例。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
public class MaximumFinder extends RecursiveTask<Integer> {
 private static final int SEQUENTIAL_THRESHOLD = 5;
 private final int[] data;
 private final int start;
 private final int end;
 public MaximumFinder(int[] data, int start, int end) {
 this.data = data;
 this.start = start;
 this.end = end;
 }
 public MaximumFinder(int[] data) {
 this(data, 0, data.length);
 }
 @Override
 protected Integer compute() {
 final int length = end - start;
 if (length < SEQUENTIAL_THRESHOLD) {
  return computeDirectly();
 }
 final int split = length / 2;
 final MaximumFinder left = new MaximumFinder(data, start, start + split);
 left.fork();
 final MaximumFinder right = new MaximumFinder(data, start + split, end);
 return Math.max(right.compute(), left.join());
 }
 private Integer computeDirectly() {
 System.out.println(Thread.currentThread() + ' computing: ' + start
      + ' to ' + end);
 int max = Integer.MIN_VALUE;
 for (int i = start; i < end; i++) {
  if (data[i] > max) {
  max = data[i];
  }
 }
 return max;
 }
 public static void main(String[] args) {
 // create a random data set
 final int[] data = new int[1000];
 final Random random = new Random();
 for (int i = 0; i < data.length; i++) {
  data[i] = random.nextInt(100);
 }
 // submit the task to the pool
 final ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(4);
 final MaximumFinder finder = new MaximumFinder(data);
 System.out.println(pool.invoke(finder));
 }
}

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本文標題：深入淺析Java7中的新特性forkjoin
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