Java 7：分叉/连接框架

Question

谁能解释一下 Fork/Join 是什么？

Answer 1

我将回答什么是 Fork Join 并行性。这是在许多系统中广泛用于实现并发的并行设计模式之一。我会用一个例子来解释这个设计模式。

例如，假设我们有执行一系列任务的程序：

A -> B -> C -> D. 这里 A,B,C,D 是任务。

• A 需要 8 秒
• B 需要 4 秒
• C 需要 6 秒
• D 需要 7 秒

所以这个程序执行总共需要 8+4+6+7 = 25 秒。

现在您发现任务 A、B、C 是独立的，而 D 取决于 A、B、C 任务的结果。现在你可能会有一种感觉，我们可以同时开始执行 B，而不是等待 A 完成。任务 C 相同 可以与A和B同时启动任务。您可以做的是：您可以通过主线程调用3个新线程并分配给它们A，B，C任务并在开始执行任务D之前等待结果。如果您的机器有多个内核，那么这些线程可以并行运行。

现在程序的执行时间是：

max(time_taken_A,_B,_C) + time_taken_D + threading_overhead_time

几乎等于 = 8 + 7 + k = 15 + k;

在 fork join 并行性中，只有当这些任务是独立的时，我们才能使用新线程卸载任务。否则，我们将面临竞争条件。如果您有一个程序，其中一个任务正在等待另一个任务执行，但这不依赖于其结果，那么您可以使用 fork join 并行性使用新线程卸载这两个任务，您可以获得性能提升。但总是想着头顶的穿线。如果您的任务非常轻量级，那么使用这些并行模式会因为线程创建、上下文切换开销而降低您的性能。

Answer 2

除了已经说过的之外，fork/join 还利用了工作窃取 - 无事可做的线程可以从其他仍在忙碌的线程中窃取任务。下面是一个示例，可以帮助您了解如何使用 FJ：

public class SumCounter extends RecursiveTask<Long> { 

  private final Node node; 

  public SumCounter(Node node) { 
    this.node = node; 
  } 

  @Override
  protected Long compute() { 
    long sum = node.getValue();
    List<ValueSumCounter> subTasks = new LinkedList<>(); 

    for(Node child : node.getChildren()) { 
      SumCounter task = new SumCounter(child); 
      task.fork(); // run asynchronously
      subTasks.add(task); 
    }

    for(SumCounter task : subTasks) { 
      sum += task.join(); // wait for the result 
    } 

    return sum;
  }

  public static void main(String[] args) { 
    Node root = getRootNode(); 
    new ForkJoinPool().invoke(new SumCounter(root)); 
  }

}

Answer 3

Fork Join 是一个新框架，它具有更易于使用的 API，用于并行、分而治之的算法。

假设您有一个长时间运行的任务，在这种情况下，它有一个复杂的算法。您可能希望分叉大型任务，然后处理这两个任务。现在假设这两个任务仍然太大，您可以将每个任务分成两个任务（此时有四个）。

您将继续此操作，直到每个任务都达到可接受的大小并调用算法。重要的是要知道每个任务的调用是并行完成的。当任务完成后，它会与其他任务合并并合并结果。

这将一直持续到所有任务都已加入并返回一个任务。

Answer 4

假设您有一组需要处理的东西。您有许多线程可以获取该集合的子集并对其进行处理。他们都同时执行此操作（fork 部分），然后等待最后一个完成（join 部分），然后返回。