Java Concurrency — платформа Fork-Join

Фреймворк fork-join позволяет разбить определенную задачу на нескольких рабочих, а затем дождаться результата, чтобы объединить их. Он в значительной степени использует возможности многопроцессорной машины. Ниже приведены основные понятия и объекты, используемые в инфраструктуре fork-join.

вилка

Форк — это процесс, в котором задача разделяется на более мелкие и независимые подзадачи, которые могут выполняться одновременно.

Синтаксис

Sum left  = new Sum(array, low, mid);
left.fork();

Здесь Sum является подклассом RecursiveTask, а left.fork () разбивает задачу на подзадачи.

Присоединиться

Присоединение — это процесс, в котором задача объединяет все результаты подзадач после завершения выполнения подзадач, в противном случае она продолжает ждать.

Синтаксис

left.join();

Здесь слева находится объект класса Sum.

ForkJoinPool

это специальный пул потоков, предназначенный для работы с разделением задач по типу ветвления и объединения.

Синтаксис

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(4);

Здесь новый ForkJoinPool с уровнем параллелизма 4 процессоров.

RecursiveAction

RecursiveAction представляет задачу, которая не возвращает никакого значения.

Синтаксис

class Writer extends RecursiveAction {
   @Override
   protected void compute() { }
}

RecursiveTask

RecursiveTask представляет задачу, которая возвращает значение.

Синтаксис

class Sum extends RecursiveTask<Long> {
   @Override
   protected Long compute() { return null; }
}

пример

Следующая программа TestThread показывает использование инфраструктуры Fork-Join в среде, основанной на потоках.

Live Demo

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class TestThread {

   public static void main(final String[] arguments) throws InterruptedException, 
      ExecutionException {
      
      int nThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
      System.out.println(nThreads);
      
      int[] numbers = new int[1000]; 

      for(int i = 0; i < numbers.length; i++) {
         numbers[i] = i;
      }

      ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(nThreads);
      Long result = forkJoinPool.invoke(new Sum(numbers,0,numbers.length));
      System.out.println(result);
   }  

   static class Sum extends RecursiveTask<Long> {
      int low;
      int high;
      int[] array;

      Sum(int[] array, int low, int high) {
         this.array = array;
         this.low   = low;
         this.high  = high;
      }

      protected Long compute() {
         
         if(high - low <= 10) {
            long sum = 0;
            
            for(int i = low; i < high; ++i) 
               sum += array[i];
               return sum;
         } else {	    	
            int mid = low + (high - low) / 2;
            Sum left  = new Sum(array, low, mid);
            Sum right = new Sum(array, mid, high);
            left.fork();
            long rightResult = right.compute();
            long leftResult  = left.join();
            return leftResult + rightResult;
         }
      }
   }
}