本文源碼：GitHub·點這里 || GitEE·點這里

一、Fork/Join框架

Java提供Fork/Join框架用于并行執行任務，核心的思想就是將一個大任務切分成多個小任務，然后匯總每個小任務的執行結果得到這個大任務的最終結果。

這種機制策略在分布式數據庫中非常常見，數據分布在不同的數據庫的副本中，在執行查詢時，每個服務都要跑查詢任務，最后在一個服務上做數據合并，或者提供一個中間引擎層，用來匯總數據：

核心流程：切分任務，模塊任務異步執行，單任務結果合并；在編程里面，通用的代碼不多，但是通用的思想卻隨處可見。

二、核心API和方法

1、編碼案例

基于1+2…+100的計算案例演示Fork/Join框架基礎用法。

import java.util.concurrent.ForkJoinPool; import java.util.concurrent.ForkJoinTask; import java.util.concurrent.RecursiveTask;public class ForkJoin01 {public static void main (String[] args) {int[] numArr = new int[100];for (int i = 0; i < 100; i++) {numArr[i] = i + 1;}ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();ForkJoinTask<Integer> forkJoinTask =pool.submit(new SumTask(numArr, 0, numArr.length));System.out.println("合并計算結果: " + forkJoinTask.invoke());pool.shutdown();} } /*** 線程任務*/ class SumTask extends RecursiveTask<Integer> {/** 切分任務塊的閾值* 如果THRESHOLD=100* 輸出：main【求和：(0...100)=5050】 合并計算結果: 5050*/private static final int THRESHOLD = 100;private int arr[];private int start;private int over;public SumTask(int[] arr, int start, int over) {this.arr = arr;this.start = start;this.over = over;}// 求和計算private Integer sumCalculate () {Integer sum = 0;for (int i = start; i < over; i++) {sum += arr[i];}String task = "【求和：(" + start + "..." + over + ")=" + sum +"】";System.out.println(Thread.currentThread().getName() + task);return sum ;}@Overrideprotected Integer compute() {if ((over - start) <= THRESHOLD) {return sumCalculate();}else {int middle = (start + over) / 2;SumTask left = new SumTask(arr, start, middle);SumTask right = new SumTask(arr, middle, over);left.fork();right.fork();return left.join() + right.join();}} }

2、核心API說明

ForkJoinPool：線程池最大的特點就是分叉(fork)合并(join)模式，將一個大任務拆分成多個小任務，并行執行，再結合工作竊取算法提高整體的執行效率，充分利用CPU資源。

ForkJoinTask：運行在ForkJoinPool的一個任務抽象,可以理解為類線程但是比線程輕量的實體,在ForkJoinPool中運行的少量ForkJoinWorkerThread可以持有大量的ForkJoinTask和它的子任務，同時也是一個輕量的Future,使用時應避免較長阻塞或IO。

繼承子類：

• RecursiveAction：遞歸無返回值的ForkJoinTask子類；
• RecursiveTask：遞歸有返回值的ForkJoinTask子類；

核心方法：

• fork()：在當前線程運行的線程池中創建一個子任務；
• join()：模塊子任務完成的時候返回任務結果；
• invoke()：執行任務，也可以實時等待最終執行結果；

3、核心策略說明

任務拆分

ForkJoinPool基于分治算法，將大任務不斷拆分下去，每個子任務再拆分一半，直到達到最閾值設定的任務粒度為止，并且把任務放到不同的隊列里面，然后從最底層的任務開始執行計算，并且往上一層合并結果，這樣用相對少的線程處理大量的任務。

工作竊取算法

大任務被分割為獨立的子任務，并且子任務分別放到不同的隊列里，并為每個隊列創建一個線程來執行隊列里的任務，假設線程A優先把分配到自己隊列里的任務執行完畢，此時如果線程E對應的隊列里還有任務等待執行，空閑的線程A會竊取線程E隊列里任務執行，并且為了減少竊取任務時線程A和被竊取任務線程E之間的發生競爭，竊取任務的線程A會從隊列的尾部獲取任務執行，被竊取任務線程E會從隊列的頭部獲取任務執行。

工作竊取算法的優點：線程間的競爭很少，充分利用線程進行并行計算，但是在任務隊列里只有一個任務時，也可能會存在競爭情況。

三、應用案例分析

在后端系統的業務開發中，可用做權限校驗，批量定時任務狀態刷新等各種功能場景：

如上圖，假設數據的主鍵id分段如下，數據場景可能是數據源的連接信息，或者產品有效期類似業務，都可以基于線程池任務處理：

權限校驗

基于數據源的連接信息，判斷數據源是否可用，例如：判斷連接是否可用，用戶是否有庫表的讀寫權限，在數據源多的情況下，基于線程池快速校驗。

狀態刷新

在定時任務中，經常見到狀態類的刷新操作，例如判斷產品是否在有效期范圍內，在有效期范圍之外，把數據置為失效狀態，都可以利用線程池快速處理。

四、源代碼地址

GitHub·地址 https://github.com/cicadasmile/java-base-parent GitEE·地址 https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

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序號文章標題

01	Java并發：線程的創建方式，狀態周期管理
02	Java并發：線程核心機制，基礎概念擴展
03	Java并發：多線程并發訪問，同步控制
04	Java并發：線程間通信，等待/通知機制
05	Java并發：悲觀鎖和樂觀鎖機制
06	Java并發：Lock機制下API用法詳解

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发编程(07)：Fork/Join框架机制详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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