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探秘JDK7新特性之fork/join框架

開發(fā) 后端
對于框架的原理,可以閱讀 Doug Lea 的文章“A Java Fork/Join Framework”:了解 Fork/Join 模式的實現(xiàn)機制和執(zhí)行性能。

原理解析:fork分解,join結合。這個框架的本質是將一個任務分解成多個子任務,每個子任務用單獨的線程去處理。這里用到了遞歸的思想??蚣艿慕Y構圖可以參考

 

 

圖片來源(http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-forkjoin/index.html)

使用fork/join 框架很簡單,

1.實現(xiàn)子問題的一般求解算法

2.如何分解問題

3.繼承 RecursiveAction ,實現(xiàn)compute()方法

偽代碼代碼

 

 

  1.   Result solve(Problem problem) {     
  2. if (problem is small)     
  3.     directly solve problem     
  4. else {     
  5.     split problem into independent parts     
  6.     fork new subtasks to solve each part     
  7.     join all subtasks     
  8.     compose result from subresults     
  9. }   

 

這里我通過一個改進的二分查找來講解fork/join的使用。(后面才發(fā)現(xiàn),選用這個案例是非常失敗的,因為二分查找的時間是logn,而創(chuàng)建線程的開銷更大,這樣并不能體現(xiàn)多線程二分查找的優(yōu)勢,所以這個代碼不具有實用性,只是為了說明如何使用框架:)

代碼如下:

BinarySearchProblem.java

Java代碼

 

 

  1. package testjdk7;     
  2.     
  3. import java.util.Arrays;     
  4. /**    
  5.  * @author kencs@foxmail.com    
  6.  */    
  7. public class BinarySearchProblem {     
  8.     private final int[] numbers;     
  9.     private final int start;     
  10.     private final int end;     
  11.     public final int size;     
  12.          
  13.     public BinarySearchProblem(int[] numbers,int start,int end){     
  14.         this.numbers = numbers;     
  15.         this.start = start;     
  16.         this.end = end;     
  17.         this.size = end -start;     
  18.     }     
  19.          
  20.     public int searchSequentially(int numberToSearch){     
  21.        //偷懶,不自己寫二分查找了     
  22.        return Arrays.binarySearch(numbers, start, end, numberToSearch);     
  23.     }     
  24.          
  25.     public BinarySearchProblem subProblem(int subStart,int subEnd){     
  26.         return new BinarySearchProblem(numbers,start+subStart,start+subEnd);     
  27.     }     
  28. }  

 

BiSearchWithForkJoin.java

Java代碼

 

 

  1. package testjdk7;     
  2. import java.util.concurrent.ForkJoinPool;     
  3. import java.util.concurrent.RecursiveAction;     
  4.     
  5. /**    
  6.  * @author kencs@foxmail.com    
  7.  */    
  8. public class BiSearchWithForkJoin extends RecursiveAction {     
  9.     private final int threshold;     
  10.     private final BinarySearchProblem problem;     
  11.     public int result;     
  12.     private final int numberToSearch;     
  13.          
  14.     public BiSearchWithForkJoin(BinarySearchProblem problem,int threshold,int numberToSearch){     
  15.         this.problem = problem;     
  16.         this.threshold = threshold;     
  17.         this.numberToSearch = numberToSearch;     
  18.     }     
  19.     
  20.     @Override    
  21.     protected void compute() {     
  22.        if(problem.size < threshold){ //小于閥值,就直接用普通的二分查找     
  23.            result = problem.searchSequentially(numberToSearch);     
  24.        }else{     
  25.            //分解子任務     
  26.            int midPoint = problem.size/2;     
  27.            BiSearchWithForkJoin left = new BiSearchWithForkJoin(problem.subProblem(0, midPoint),threshold,numberToSearch);     
  28.            BiSearchWithForkJoin right = new BiSearchWithForkJoin(problem.subProblem(midPoint+1, problem.size),threshold,numberToSearch);     
  29.            invokeAll(left,right);     
  30.            result = Math.max(left.result, right.result);     
  31.        }     
  32.     }     
  33.          
  34.     //構造數(shù)據(jù)     
  35.     private static final int[] data = new int[1000_0000];     
  36.     static{     
  37.         for(int i = 0;i<1000_0000;i++){     
  38.             data[i] = i;     
  39.         }     
  40.     }     
  41.     public static void main(String[] args){     
  42.        BinarySearchProblem problem = new BinarySearchProblem(data,0,data.length);     
  43.        int threshold = 100;     
  44.        int nThreads = 10;     
  45.        //查找100_0000所在的下標     
  46.        BiSearchWithForkJoin  bswfj = new BiSearchWithForkJoin(problem,threshold,100_0000);     
  47.        ForkJoinPool fjPool = new ForkJoinPool(nThreads);     
  48.        fjPool.invoke(bswfj);     
  49.        System.out.printf("Result is:%d%n",bswfj.result);     
  50.     }     
  51.          
  52.          
  53. }   

 

RecursiveTask 還可以帶返回值,這里給出一段代碼作為參考(斐波那契函數(shù))

(來自http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-forkjoin/index.html)

Java代碼

 

 

  1. class Fibonacci extends RecursiveTask {     
  2.     final int n;     
  3.     
  4.     Fibonacci(int n) {     
  5.         this.n = n;     
  6.     }     
  7.     
  8.     private int compute(int small) {     
  9.         final int[] results = { 1123581321345589 };     
  10.         return results[small];     
  11.     }     
  12.     
  13.     public Integer compute() {     
  14.         if (n <= 10) {     
  15.             return compute(n);     
  16.         }     
  17.         Fibonacci f1 = new Fibonacci(n - 1);     
  18.         Fibonacci f2 = new Fibonacci(n - 2);     
  19.         System.out.println("fork new thread for " + (n - 1));     
  20.         f1.fork();     
  21.         System.out.println("fork new thread for " + (n - 2));     
  22.         f2.fork();     
  23.         return f1.join() + f2.join();     
  24.     }     
  25. }   

 

用途

只要問題能夠分解成類似子問題的,都可以使用這個框架。對于大批量的數(shù)據(jù)尤其合適

參考資料

Jdk7官網(wǎng) http://openjdk.java.net/projects/jdk7/

(注:這篇文章發(fā)表時,JDK7未正式公布,可能有誤差,具體以官方正式版為準)

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責任編輯:金賀 來源: ITEYE博客
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