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Fork/Join框架_任务分解与并行执行

news 来源：原创 2025/5/14 7:50:50

1 概述

Fork/Join框架是Java 7引入的一个用于并行执行任务的框架。它特别适用于可以递归分解为多个子任务的工作，每个子任务可以独立执行，并且结果可以合并以获得最终结果。Fork/Join框架通过工作窃取（work-stealing）算法提高了多核处理器上的任务执行效率。

2 核心组件

Fork/Join框架主要由以下几个核心组件构成：

  • ForkJoinPool：线程池，负责管理和调度任务。
  • RecursiveTask：带有返回结果的任务类。
  • RecursiveAction：不带返回结果的任务类。
  • ForkJoinTask：所有任务的父类，提供了fork()和join()等方法。

3 工作窃取算法

工作窃取算法是Fork/Join框架的核心思想之一。在多线程环境中，当某个线程完成自己的任务后，它可以“窃取”其他线程队列中的任务来执行，从而提高CPU利用率和整体性能。具体来说，每个线程都有一个双端队列（deque），新任务会被推入队列尾部，而线程会从队列头部取出任务执行。当一个线程完成其任务后，它可以从其他线程的队列尾部窃取任务。

4 使用步骤

使用Fork/Join框架的基本步骤如下：

  1. 创建任务类：继承自RecursiveTask或RecursiveAction，实现任务的分解逻辑。
  2. 提交任务：使用ForkJoinPool提交任务并获取结果。
  3. 处理结果：对于RecursiveTask，可以通过join()方法获取任务的结果；对于RecursiveAction，任务完成后没有返回值。

5 示例代码

以下是一个详细的示例，展示了如何使用Fork/Join框架计算数组元素的总和。

import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;public class ForkJoinSumCalculator {// 定义任务类static class SumTask extends RecursiveTask<Long> {private static final

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