摘要：Fork/Join框架位于J.U.C(java.util.concurrent中，是Java7中提供的用于执行并行任务的框架，其可以将大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务的结果后得到最终结果。
本文分享自华为云社区《如何使用Java7提供的Fork/Join框架实现高并发程序？》，作者：冰 河。
Fork/Join框架位于J.U.C(java.util.concurrent中，是Java7中提供的用于执行并行任务的框架，其可以将大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务的结果后得到最终结果。基本思想和Hadoop的MapReduce思想类似。
主要采用的是工作窃取算法（某个线程从其他队列里窃取任务来执行），并行分治计算中的一种Work-stealing策略
为什么需要使用工作窃取算法呢？
假如我们需要做一个比较大的任务，我们可以把这个任务分割为若干互不依赖的子任务，为了减少线程间的竞争，于是把这些子任务分别放到不同的队列里，并为每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应，比如A线程负责处理A队列里的任务。但是有的线程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。而在这时它们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，而窃取任务的线程永远从双端队列的尾部拿任务执行。
工作窃取算法的优点
充分利用线程进行并行计算，并减少了线程间的竞争
工作窃取算法的缺点
在某些情况下还是存在竞争，比如双端队列里只有一个任务时。并且该算法会消耗更多的系统资源，比如创建多个线程和多个双端队列。
Fork/Join框架局限性
对于Fork/Join框架而言，当一个任务正在等待它使用Join操作创建的子任务结束时，执行这个任务的工作线程查找其他未被执行的任务，并开始执行这些未被执行的任务，通过这种方式，线程充分利用它们的运行时间来提高应用程序的性能。为了实现这个目标，Fork/Join框架执行的任务有一些局限性，如下所示。
任务只能使用Fork和Join操作来进行同步机制，如果使用了其他同步机制，则在同步操作时，工作线程就不能执行其他任务了。比如，在Fork/Join框架中，使任务进行了睡眠，那么，在睡眠期间内，正在执行这个任务的工作线程将不会执行其他任务了。
在Fork/Join框架中，所拆分的任务不应该去执行IO操作，比如：读写数据文件
任务不能抛出检查异常，必须通过必要的代码来出来这些异常
Fork/Join框架的核心类
Fork/Join框架的核心是两个类：ForkJoinPool和ForkJoinTask。ForkJoinPool负责实现工作窃取算法、管理工作线程、提供关于任务的状态以及执行信息。ForkJoinTask主要提供在任务中执行Fork和Join操作的机制。
示例代码
示例代码如下：
package io.binghe.concurrency.example.aqs;
import lombok.
extern
.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
@Slf4j
public
class
ForkJoinTaskExample extends RecursiveTask<Integer>
{
public
static
final
int
threshold =
2
;
private
int
start;
private
int
end;
public
ForkJoinTaskExample(
int
start,
int
end {
this
.start =
start;
this
.end =
end;
}
@Override
protected
Integer compute( {
int
sum =
0
;
//
如果任务足够小就计算任务
boolean canCompute = (end - start <=
threshold;
if
(canCompute {
for
(
int
i = start; i <= end; i++
{
sum
+=
i;
}
}
else
{
//
如果任务大于阈值，就分裂成两个子任务计算
int
middle = (start + end /
2
;
ForkJoinTaskExample leftTask
=
new
ForkJoinTaskExample(start, middle;
ForkJoinTaskExample rightTask
=
new
ForkJoinTaskExample(middle +
1
, end;
//
执行子任务
leftTask.fork(;
rightTask.fork(;
//
等待任务执行结束合并其结果
int
leftResult =
leftTask.join(;
int
rightResult =
rightTask.join(;
//
合并子任务
sum = leftResult +
rightResult;
}
return
sum;
}
public
static
void
main(String[] args {
ForkJoinPool forkjoinPool
=
new
ForkJoinPool(;
//
生成一个计算任务，计算1+2+3+4
ForkJoinTaskExample task =
new
ForkJoinTaskExample(
1
,
100
;
//
执行一个任务
Future<Integer> result =
forkjoinPool.submit(task;
try
{
log.info(
"
result:{}
"
, result.
get
(;
}
catch
(Exception e {
log.error(
"
exception
"
, e;
}
}
}
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