当前位置:首页软件开发Java → Java7中的ForkJoin并发框架初探(下)—— ForkJoin的应用

Java7中的ForkJoin并发框架初探(下)—— ForkJoin的应用

时间:2020-02-09 20:37:42来源:互联网我要评论(0)

详见: http://blog.yemou.net/article/query/info/tytfjhfascvhzxcytp86

 

前两篇文章已经对Fork Join的设计和JDK中源码的简要分析。这篇文章,我们来简单地看看我们在开发中怎么对JDK提供的工具类进行应用,以提高我们的需求处理效率。

Fork Join这东西确实用好了能给我们的任务处理提高效率,也为开发带来方便。但Fork Join不是那么容易用好的,我们先来看几个例子(反例)。

0. 反例错误分析

我们先来看看这篇文章中提供的例子:http://www.iteye.com/topic/643724 (因为是反例,就不提供超链接了,只以普通文本给出URL)

这篇文章是我学习和整理Fork Join时搜索到的一篇文章,其实总的来说这篇文章前面分析得还是比较好的,只是给出的第一个例子(有返回结果的RecursiveTask应用的例子)没有正确地对Fork Join进行应用。为了方便分析,还是贴下这个例子中具体的的代码吧。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31public class Calculator extends RecursiveTask {     private static final int THRESHOLD = 100;    private int start;    private int end;     public Calculator(int start, int end) {        this.start = start;        this.end = end;    }     @Override    protected Integer compute() {        int sum = 0;        if((start - end) < THRESHOLD){            for(int i = start; i< end;i++){                sum += i;            }        }else{            int middle = (start + end) /2;            Calculator left = new Calculator(start, middle);            Calculator right = new Calculator(middle + 1, end);            left.fork();            right.fork();             sum = left.join() + right.join();        }        return sum;    } }

我们看到其中一段已经高亮的代码,显示对两个子任务进行fork()调用,即分别提交给当前线程的任务队列,依次加到末尾。紧接着,又按照调用fork()的顺序执行两个子任务对象的join()方法。

其实,这样就有一个问题,在每次迭代中,第一个子任务会被放到线程队列的倒数第二个位置,第二个子任务是最后一个位置。当执行join()调用的时候,由于第一个子任务不在队列尾而不能通过执行ForkJoinWorkerThread的unpushTask()方法取出任务并执行,线程最终只能挂起阻塞,等待通知。而Fork Join本来的做法是想通过子任务的合理划分,避免过多的阻塞情况出现。这样,这个例子中的操作就违背了Fork Join的初衷,每次子任务的迭代,线程都会因为第一个子任务的join()而阻塞,加大了代码运行的成本,提高了资源开销,不利于提高程序性能。

除此之外,这段程序还是不能进入Fork Join的过程,因为还有一个低级错误。看下第15、16行代码的条件,就清楚了。按照逻辑,start必然是比end小的。这将导致所有任务都将以循环累加的方式完成,而不会执行fork()和join()。

由此可见,Fork Join的使用还是要注意对其本身的理解和对开发过程中细节的把握的。我们看下JDK中RecursiveAction和RecursiveTask这两个类。

1. RecursiveAction分析及应用实例

这两个类都是继承了ForkJoinTask,本身给出的实现逻辑并不多不复杂,在JDK的类文件中,它的注释比源码还要多。我们可以看下它的实现代码。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14public abstract class RecursiveAction extends ForkJoinTask<Void> {    private static final long serialVersionUID = 5232453952276485070L;     protected abstract void compute();     public final Void getRawResult() { return null; }     protected final void setRawResult(Void mustBeNull) { }     protected final boolean exec() {        compute();        return true;    }}

我们看到其中两个方法是关于处理空返回值的方法。而exec方法则是调用了compute(),这个compute就是我们使用Fork Join时需要自己实现的逻辑。

我们可以看下API中给出的一个最简单最具体的例子:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17class IncrementTask extends RecursiveAction {   final long[] array; final int lo; final int hi;   IncrementTask(long[] array, int lo, int hi) {     this.array = array; this.lo = lo; this.hi = hi;   }   protected void compute() {     if (hi - lo < THRESHOLD) {       for (int i = lo; i < hi; ++i)         array[i]++;     }     else {       int mid = (lo + hi) >>> 1;       invokeAll(new IncrementTask(array, lo, mid),                 new IncrementTask(array, mid, hi));     }   } }

大致的逻辑就是,对给定一个特定数组的某段,进行逐个加1的操作。我们看到else中的代码块,显示取一个lo和hi的中间值,此后分割成两个子任务,并进行invokeAll()调用。我们来看下继承自FutureTask的invokeAll()方法实现。很简单:

1 2 3 4 5public static void invokeAll(ForkJoinTask<?> t1, ForkJoinTask<?> t2) {    t2.fork();    t1.invoke();    t2.join();}

对于参数中的两个子任务,对第二个子任务进行fork(),即放入线程对应队列的结尾,然后执行第一个子任务,再调用第二个子任务的join(),实际上就是跳转到第二个子任务,进行执行(当然如果不能执行,就需要阻塞等待了)。

其实invokeAll()是个重载方法,同名的还有另外两个,基本逻辑都是一样的,我们拿出一个通用一点的来看一下:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26public static void invokeAll(ForkJoinTask<?>... tasks) {    Throwable ex = null;    int last = tasks.length - 1;    for (int i = last; i >= 0; --i) {        ForkJoinTask<?> t = tasks[i];        if (t == null) {            if (ex == null)                ex = new NullPointerException();        }        else if (i != 0)            t.fork();        else if (t.doInvoke() < NORMAL && ex == null)            ex = t.getException();    }    for (int i = 1; i <= last; ++i) {        ForkJoinTask<?> t = tasks[i];        if (t != null) {            if (ex != null)                t.cancel(false);            else if (t.doJoin() < NORMAL && ex == null)                ex = t.getException();        }    }    if (ex != null)        UNSAFE.throwException(ex);}

我们发现第一个子任务(i==0的情况)没有进行fork,而是直接执行,其余的统统先调用fork()放入任务队列,之后再逐一join()。其实我们注意到一个要点就是第一个任务不要fork()再join(),也就是上面中例子的错误所在,这样会造成阻塞,而不能充分利用Fork Join的特点,也就不能保证任务执行的性能。

Oracle的JavaSE7 API中在RecursiveAction里还有一个更复杂的例子,是计算double数组平方和的,由于代码较长,就不列在这里了。总体思路和上面是一样的,额外增加了动态阈值的判断,感兴趣的想深入理解的可以到这里去参考一下。

http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/RecursiveAction.html

2. RecursiveTask简要说明

其实说完了RecursiveAction,RecursiveTask可以用“同理”来解释。实现代码也很简单:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21public abstract class RecursiveTask<V> extends ForkJoinTask<V> {    private static final long serialVersionUID = 5232453952276485270L;     V result;     protected abstract V compute();     public final V getRawResult() {        return result;    }     protected final void setRawResult(V value) {        result = value;    }     protected final boolean exec() {        result = compute();        return true;    } }

我们看到唯一不同的是返回结果的处理,其余都可以和RecursiveAction一样使用。

3. Fork Join应用小结

Fork Join是为我们提供了一个非常好的“分而治之”思想的实现平台,并且在一定程度上实现了“变串行并发为并行”。但Fork Join不是万能的页不完全是通用的,对于可很好分解成子任务的场景,我们可以对其进行应用,更多时候要考虑需

相关文章

网友评论

热门评论

最新评论

发表评论 查看所有评论()

昵称:
表情: 高兴 可 汗 我不要 害羞 好 下下下 送花 屎 亲亲
字数: 0/500 (您的评论需要经过审核才能显示)

关于万荚 | 联系方式 | 发展历程 | 版权声明 | 帮助(?) | 网站地图 | 友情链接

Copyright 2005-2020 16WJ.COM 〖万荚网〗 版权所有 桂ICP备18000060号 |

声明: 本站所有文章来自互联网 如有异议 请与本站联系