fork/join框架_java forkjoinpool_fork join框架

通常，使用Java来开发一个简单的并发应用程序时，会创建一些Runnable对象，然后创建对应的Thread 对象来控制程序中这些线程的创建、执行以及线程的状态。自从Java 5开始引入了Executor和ExecutorService接口以及实现这两个接口的类（比如ThreadPoolExecutor）之后，使得Java在并发支持上得到了进一步的提升。

执行器框架（Executor Framework）将任务的创建和执行进行了分离，通过这个框架，只需要实现Runnable接口的对象和使用Executor对象，然后将Runnable对象发送给执行器。执行器再负责运行这些任务所需要的线程，包括线程的创建，线程的管理以及线程的结束。

Java 7则又更进了一步，它包括了ExecutorService接口的另一种实现，用来解决特殊类型的问题，它就是Fork/Join框架，有时也称分解/合并框架。

Fork/Join框架是用来解决能够通过分治技术（Divide and Conquer Technique）将问题拆分成小任务的问题。在一个任务中，先检查将要解决的问题的大小，如果大于一个设定的大小，那就将问题拆分成可以通过框架来执行的小任务。如果问题的大小比设定的大小要小，就可以直接在任务里解决这个问题，然后，根据需要返回任务的结果。下面的图形总结了这个原理。

没有固定的公式来决定问题的参考大小（Reference Size），从而决定一个任务是需要进行拆分或不需要拆分，拆分与否仍是依赖于任务本身的特性。可以使用在任务中将要处理的元素的数目和任务执行所需要的时间来决定参考大小。测试不同的参考大小来决定解决问题最好的一个方案，将ForkJoinPool类看作一个特殊的 Executor 执行器类型。这个框架基于以下两种操作。

分解（Fork）操作：当需要将一个任务拆分成更小的多个任务时，在框架中执行这些任务；

合并（Join）操作：当一个主任务等待其创建的多个子任务的完成执行。

Fork/Join框架和执行器框架（Executor Framework）主要的区别在于工作窃取算法（Work-Stealing Algorithm）。与执行器框架不同，使用Join操作让一个主任务等待它所创建的子任务的完成，执行这个任务的线程称之为工作者线程（Worker Thread）。工作者线程寻找其他仍未被执行的任务，然后开始执行。通过这种方式，这些线程在运行时拥有所有的优点，进而提升应用程序的性能。

为了达到这个目标，通过Fork/Join框架执行的任务有以下限制。

任务只能使用fork()和join()操作当作同步机制。如果使用其他的同步机制，工作者线程就不能执行其他任务，当然这些任务是在同步操作里时。比如，如果在Fork/Join框架中将一个任务休眠，正在执行这个任务的工作者线程在休眠期内不能执行另一个任务。

任务不能执行I/O操作，比如文件数据的读取与写入。

任务不能抛出非运行时异常（Checked Exception），必须在代码中处理掉这些异常。

Fork/Join框架的核心是由下列两个类组成的。

ForkJoinPool：这个类实现了ExecutorService接口和工作窃取算法（Work-Stealing Algorithm）。它管理工作者线程，并提供任务的状态信息，以及任务的执行信息。

ForkJoinTask：这个类是一个将在ForkJoinPool中执行的任务的基类。

Fork/Join框架提供了在一个任务里执行fork()和join()操作的机制和控制任务状态的方法。通常，为了实现Fork/Join任务，需要实现一个以下两个类之一的子类。

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