Java并发编程之ForkJoinPool

前言

ForkJoinPool是一种线程池，它和其他线程池的不同之处在于，它主要体现的是分治思想，和之前提到的LongAdder的原理有点相似，就是把一个大任务拆分成很多小任务去处理，最后再对所有执行结果进行汇总，这样就可以使用多线程技术来提高效率。

原理

ForkJoinPool之所以高效还有一个原因是它采用的是工作窃取（work-stealing）的模式，ThreadPoolExecutor线程池的实现是多个线程共享一个任务队列，而工作窃取模式每个线程都有一个双端队列Deque，当一个线程队列中的任务执行完之后，会去其他线程的队列末尾取任务执行，工作窃取模式主要有以下几个特点

• 每个线程都有一个双端队列
• 每个线程执行完自己队列中的任务之后，会去别的线程的队列末尾窃取任务执行，充分利用CPU资源
• 从尾部窃取任务可以有效降低线程之间的竞争问题
• 窃取的任务队列中只有一个任务时，会通过CAS方式同原线程进行竞争

用法

下面通过一个数字求和功能来介绍下ForkJoinPool的用法

// 自定义类继承任务类
public class MyTask extends RecursiveTask<Integer> {
    private int n;

    public MyTask(int n) {
        this.n = n;
    }
    
    @Override
    protected Integer compute() {
        if (n == 1) {  // 拆分终止条件
            return 1;
        }
        MyTask myTask = new MyTask(n - 1); // 创建子任务
        myTask.fork();  // 拆分任务
        return n + myTask.join(); // join等待返回结果
    }

    public static void main(String[] args) {
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();  // 创建线程池
        Integer result = forkJoinPool.invoke(new MyTask(5));  // 执行任务
        System.out.println(result);
    }
}

ForkJoinPool执行的任务类型是ForkJoinTask，它有两个子类分别是没有返回值的RecursiveAction和有返回值的RecursiveTask，根据实际业务需要来决定使用哪个类。

自定义任务类继承这两个任务类，然后重写compute方法来拆分任务，其实和递归的做法很相似，上面是求数字1~n的和，首先有一个终止拆分的条件就是n=1了，然后task(n)可以把任务拆分成n和task(n-1)，task(n-1)又可以拆分成n-1和task(n-2)......依次类推进行拆分。fork的作用就是拆分任务，而join的作用就是等待任务结束返回结果。

应用

在Java8中的并行流（parallelStream）和 CompletableFuture，都是基于ForkJoinPool实现的。