Współbieżność Java - platforma Fork-Join

Struktura typu fork-join pozwala na przerwanie określonego zadania kilku pracowników, a następnie oczekiwanie na ich połączenie. W dużym stopniu wykorzystuje możliwości maszyny wieloprocesorowej. Poniżej przedstawiono podstawowe koncepcje i obiekty używane w ramach łączenia rozwidlonego.

Widelec

Rozwidlenie to proces, w którym zadanie dzieli się na mniejsze i niezależne pod-zadania, które mogą być wykonywane jednocześnie.

Składnia

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

Tutaj Sum jest podklasą RecursiveTask, a left.fork () dzieli zadanie na pod-zadania.

Przystąp

Dołącz to proces, w którym zadanie łączy wszystkie wyniki podzadań po zakończeniu wykonywania podzadań, w przeciwnym razie będzie czekało.

Składnia

left.join();

Tutaj po lewej jest obiekt klasy Sum.

ForkJoinPool

jest to specjalna pula wątków zaprojektowana do pracy z podziałem zadań typu rozwidlanie i łączenie.

Składnia

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(4);

Tutaj nowy ForkJoinPool z poziomem równoległości 4 procesorów.

RecursiveAction

RecursiveAction reprezentuje zadanie, które nie zwraca żadnej wartości.

Składnia

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

RecursiveTask

RecursiveTask reprezentuje zadanie, które zwraca wartość.

Składnia

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

Przykład

Poniższy program TestThread przedstawia użycie frameworka Fork-Join w środowisku opartym na wątkach.

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;
         }
      }
   }
}

Spowoduje to następujący wynik.

Wynik

32
499500