我正在实现一个 DFS 来寻找迷宫的出口，目前它是单线程的。
我计划通过创建多个使用相同的单线程算法搜索树的线程来提高效率，但是当遇到交叉路口时，我会随机选择哪个方向。
例如，线程遇到可以向东或向西移动的交叉点。他们一半去东方，一半去西方。这一直持续到其中一个线程找到解决方案路径。
这是以并行方式实现 DFS 的有效方式吗？
【问题讨论】：
标签： java multithreading optimization concurrency parallel-processing
如果您在 Java 中进行递归并行工作，请使用 Java 7 中引入的 Fork 和 Join API。
public class MazeNode {
// This class represents a Path from the start of your maze to a certain node. It can be a) a dead end, b) the exit, c) have child Paths
...
}
public class MazeTask extends RecursiveTask<MazeNode>
{
private MazeNode node;
MazeTask(MazeNode node) {
this.node = node;
}
// Returns null or the exit node
@Override
protected MazeNode compute() {
if (node.isDeadEnd())
return null;
else if (node.isExit())
return node;
else { // node has ways to go
// implement as many directions as you want
MazeTask left = new MazeTask(node.getLeft());
MazeTask right = new MazeTask(node.getRight());
left.fork(); // calculate in parallel
MazeNode rightNode = right.compute(); // calculate last Task directly to save threads
MazeNode leftNode = left.join(); // Wait for the other task to complete and get result
if (rightNode != null)
return rightNode;
else
return leftNode; // This assumes there is only one path to exit
}
}
public static void main(String[] args) {
MazeNode maze = ...
MazeNode exit = new ForkJoinPool().invoke(new MazeTask(maze));
}
【讨论】：
[更新1]
这是我关于线程同步的建议（但根据我们与@IraBaxter 的讨论，我不确定我的方式是否有任何优势）：
当算法开始时只需要一个线程，直到你到达第一个分叉。当这个线程到达那里时，它应该将所有可能的结果（左、右、中间）堆叠并停止。然后由于堆栈中有一些元素，因此激活了几个线程以从存储在堆栈中的边开始。当这些线程中的每一个到达分叉时，所有结果都被放入堆栈并且线程自己停止（不是一次全部，每个都在需要时停止）并从堆栈中获取边缘。等等。每次当任何线程停止时（不管是因为分叉还是死路），它都会切换到等待堆栈中的边缘的模式（或者如果堆栈不为空，则需要一个）。并且每次当一些边缘被添加到堆栈中时，线程都会收到堆栈非空的通知。
我在这里使用术语“边缘”来表示叉子的位置加上给定叉子的方向。 Stack 为您提供算法的深度优先属性。
PS：可以通过减少同步点的数量来优化这种方法。我们可以为每个线程在单独的工作列表中收集分叉边缘，并且在它到达死胡同之前不要停止这个线程。我们从这个工作列表中排除了这个线程决定在每个分叉上进行的那些边缘。然后，当线程到达死胡同时，我们将本地工作列表迁移到全局工作列表。因此，空闲线程使用同步从全局工作列表中的点开始。
【讨论】：