Java Concurrency - กรอบงาน Fork-Join

เฟรมเวิร์กการรวมส้อมช่วยให้สามารถแบ่งงานบางอย่างกับคนงานหลายคนจากนั้นรอให้ผลลัพธ์รวมเข้าด้วยกัน ใช้ประโยชน์จากความจุของเครื่องหลายโปรเซสเซอร์ในระดับที่ดี ต่อไปนี้เป็นแนวคิดหลักและวัตถุที่ใช้ในกรอบการรวมส้อม

ส้อม

ส้อมเป็นกระบวนการที่งานแยกตัวเองออกเป็นงานย่อยที่เล็กกว่าและแยกจากกันซึ่งสามารถดำเนินการไปพร้อมกันได้

ไวยากรณ์

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

นี่คือ Sum เป็นคลาสย่อยของ RecursiveTask และ left.fork () แยกงานออกเป็นงานย่อย

เข้าร่วม

การเข้าร่วมเป็นกระบวนการที่งานเข้าร่วมผลลัพธ์ของงานย่อยทั้งหมดเมื่องานย่อยเสร็จสิ้นการดำเนินการมิฉะนั้นจะรอต่อไป

ไวยากรณ์

left.join();

ด้านซ้ายคือวัตถุของคลาส Sum

ForkJoinPool

เป็นเธรดพูลพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับการแยกงานแบบแยกส่วนและเข้าร่วม

ไวยากรณ์

ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(4);

นี่คือ ForkJoinPool ใหม่ที่มีระดับซีพียู 4 ตัวแบบขนาน

RecursiveAction

RecursiveAction แสดงถึงงานที่ไม่ส่งคืนค่าใด ๆ

ไวยากรณ์

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

RecursiveTask

RecursiveTask แสดงถึงงานที่ส่งคืนค่า

ไวยากรณ์

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

ตัวอย่าง

โปรแกรม TestThread ต่อไปนี้แสดงการใช้กรอบงาน Fork-Join ในสภาพแวดล้อมแบบเธรด

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;
         }
      }
   }
}

สิ่งนี้จะให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้

เอาต์พุต

32
499500