併發編程系列之什麼是ForkJoin框架？
1、什麼是ForkJoin框架
ForkJoin框架是java的JUC包裏提供的，用於處理一些比較繁重的任務，會將這個大任務分爲多個小任務，多個小任務處理完成後會將結果彙總給Result，體現的是一種“分而治之”的思想。第一步，拆分fork任務，將大任務分爲多個小任務；第二步，歸併join，會將小任務的處理結果進行歸併爲一個結果。
2、ForkJoinTask
ForkJoinTask是ForkJoin框架的提供的任務API，ForkJoinTask是一個抽象類，有兩個主要的實現類，RecursiveTask和RecursiveAction，其中RecursiveTask和RecursiveAction的主要區別是，RecursiveAction沒有返回值，而RecursiveTask是有返回值的
3、ForkJoinPool
ForkJoinPool類是forkjoin框架的線程池實現，基於ExecutorService接口。這個線程池是jdk1.7才加入的，用於管理線程，執行forkjoin的任務。對於線程池的使用，我們使用ThreadPoolExecutor比較多，可以在idea裏看一下uml類圖，可以看出ForkJoinPool和ThreadPoolExecutor實現差不多的。
ForkJoinPool()
ForkJoinPool(int parallelism)
ForkJoinPool(int parallelism, ForkJoinWorkerThreadFactory factory,
UncaughtExceptionHandler handler, boolean asyncMode)
幾個重要的參數：
- parallelism：並行度，並行執行線程，可用指定，也可以不指定，不指定的情況，是根據cpu核數創建可用的線程
- ForkJoinWorkerThreadFactory：創建線程的工廠實現
- UncaughtExceptionHandler ：因爲未知異常中斷的回調處理
- asyncMode：是否異步，默認情況是false
使用時候，可以直接創建ForkJoinPool，可以不傳參，不傳參的情況，默認指定的線程並行數爲Runtime.getRunTime().availableProcessors();，表示根據cpu核數創建可用線程數
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ArraySortTask task = new ArraySortTask(array , 0 , size);
forkJoinPool.submit(task);
task.get();
也是可用傳參，對並行度進行指定的public ForkJoinPool(int parallelism)， parallelism並行度，並行執行幾個線程
將forkjoin任務加入到FrokJoinPool線程池有幾種方式
- execute()：調用其 fork 方法在多個線程之間拆分工作。
- invoke()：在ForkJoinPool線程池上調用invoke方法
- submit()：返回一個Future對象，Future可以進行監控，任務完成後返回結果
4、打印斐波那契數列
ForkJoin框架可以用於一些遞歸遍歷的場景，對於斐波那契數列，你可以比較熟悉，因爲在面試中有時候經常問到，斐波那契數列的特點就是最後一項的結果等於前面兩項的和
package com.example.concurrent.forkjoin;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
/**
* <pre>
* 斐波那契數列
* </pre>
* <p>
* <pre>
* @author nicky.ma
* 修改記錄
* 修改後版本: 修改人： 修改日期: 2021/10/12 16:22 修改內容:
* </pre>
*/
public class Fibonacci extends RecursiveTask<Integer>{
private int n;
public Fibonacci(int n) {
this.n = n;
}
@Override
protected Integer compute() {
if (n <= 1)
return n;
Fibonacci f1 = new Fibonacci(n - 1);
f1.fork();
Fibonacci f2 = new Fibonacci(n - 2);
f2.fork();
return f1.join() + f2.join();
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
for (int i = 0; i< 10; i++) {
ForkJoinTask task = pool.submit(new Fibonacci(i));
System.out.println(task.get());
}
}
}
5、ForkJoin歸併排序
面試題：快速實現對一個長度百萬的數組的排序
難點：可以使用歸併排序，多線程如何組織實現歸併排序
package com.example.concurrent.forkjoin;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveAction;
/**
* <pre>
* 大數組排序
* </pre>
* <p>
* <pre>
* @author mazq
* 修改記錄
* 修改後版本: 修改人： 修改日期: 2021/10/12 17:04 修改內容:
* </pre>
*/
public class ArraySortTask extends RecursiveAction{
final long[] array; final int lo, hi;
ArraySortTask(long[] array, int lo, int hi) {
this.array = array; this.lo = lo; this.hi = hi;
}
ArraySortTask(long[] array) { this(array, 0, array.length); }
@Override
protected void compute() {
if (hi - lo < THRESHOLD)
// 少於閥值,使用Arrays.sort 快排
sortSequentially(lo, hi);
else {
/* 歸併排序 */
// 取中間值
int mid = (lo + hi) >>> 1;
// 拆分任務
invokeAll(new ArraySortTask(array, lo, mid),
new ArraySortTask(array, mid, hi));
// 歸併結果
merge(lo, mid, hi);
}
}
// implementation details follow:
static final int THRESHOLD = 1000;
void sortSequentially(int lo, int hi) {
Arrays.sort(array, lo, hi);
}
void merge(int lo, int mid, int hi) {
long[] buf = Arrays.copyOfRange(array, lo, mid);
for (int i = 0, j = lo, k = mid; i < buf.length; j++)
array[j] = (k == hi || buf[i] < array[k]) ?
buf[i++] : array[k++];
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
int size = 10_000;
long[] array = new long[size];
Random random = new Random();
for (int i = 0; i< size; i++) {
array[i] = random.nextInt();
}
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
ArraySortTask task = new ArraySortTask(array , 0 , size);
forkJoinPool.submit(task);
task.get();
for (long a : array) {
System.out.println(a);
}
}
}