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ForkJoinPool:程序界的分而治之大师——线程家族的复仇者联盟

📢 【史诗级战役】ForkJoinPool:复仇者联盟的分身术!灭霸的军队竟被拆成碎片处理?


🌌 战场速报:灭霸的无限宝石危机

灭霸带着6颗无限宝石降临地球,ForkJoinPool指挥部紧急召开会议:

  • 钢铁侠(ForkJoinTask):“贾维斯,把敌军拆成左半区和右半区!”

  • 雷神(工作线程):“我搞定左半区,谁有空来偷点右半区的活?”

  • 蜘蛛侠(子任务):“卧槽!我的任务被黑寡妇偷走了!”

(画外音:当10万敌军冲来时,ForkJoinPool微微一笑:“我就喜欢把大事拆成小事办!”)


🔥 ForkJoinPool是什么?

它是多线程界的分而治之大师,专治各种不服:

  1. 任务分解术:一个大任务拆成无数小任务(灭霸:你们不讲武德!)

  2. 工作窃取术:闲得蛋疼的线程会偷别人的活干(鹰眼:“美队你太慢了,我来帮你!”)

  3. 递归合并术:最终把结果层层合并(奇异博士:“这是唯一胜利的时间线!”)

代码版无限战争

    class 灭霸歼灭战 extends RecursiveAction {  
        private int 敌军数量;  
        灭霸歼灭战(int 数量) { this.敌军数量 = 数量; }  
        protected void compute() {  
            if (敌军数量 <= 100) { // 最小任务单元  
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消灭了" + 敌军数量 + "敌军");  
            } else {  
                int 半数 = 敌军数量  2;  
                灭霸歼灭战 左半区 = new 灭霸歼灭战(半数);  
                灭霸歼灭战 右半区 = new 灭霸歼灭战(敌军数量 - 半数);  
                左半区.fork(); // 呼叫神盾局支援  
                右半区.fork();  
                左半区.join(); // 等待战报  
                右半区.join();  
            }  
        }  
    }  
    // 开战!  
    ForkJoinPool 复仇者联盟 = new ForkJoinPool();  
    复仇者联盟.invoke(new 灭霸歼灭战(10000));  
    复制

    输出:

      ForkJoinPool-1-worker-1消灭了100敌军  
      ForkJoinPool-1-worker-2消灭了100敌军  
      ...(总计100次输出)  
      复制

      🕵️ 原理解密:工作窃取的魔法

      1. 双端队列(Deque)
        每个线程有自己的任务队列,从头取任务,从尾偷任务(黑寡妇:“偷队尾的活最省力!”)

      2. 递归拆分
        像俄罗斯套娃一样不断拆分子任务(蚁人:“我能缩到量子领域再拆分!”)

      3. 动态平衡
        忙碌线程专注自己的队列,空闲线程化身“任务小偷”(星爵:“偷任务?这个我在行!”)

      (画外音:当你的代码用fork()
      时,相当于给ForkJoinPool发信号:“I'm here to steal some tasks!”)


      👨💻 手搓“丐版ForkJoin”

      用普通线程池+队列模拟工作窃取:

        public class 山寨ForkJoin {  
            static class 窃取队列 extends LinkedBlockingDeque<Runnable> {}  
            static class 工作线程 extends Thread {  
                窃取队列 我的任务队列;  
                List<窃取队列> 所有队列;  
                // 构造方法省略...  
                public void run() {  
                    while (!所有队列.isEmpty()) {  
                        Runnable task = 我的任务队列.pollFirst(); // 先干自己的活  
                        if (task == null) {  
                            // 随机偷其他线程的任务  
                            窃取队列 目标队列 = 所有队列.get(ThreadLocalRandom.current().nextInt(所有队列.size()));  
                            task = 目标队列.pollLast();  
                        }  
                        if (task != null) task.run();  
                    }  
                }  
            }  
        }  
        复制

        (缺陷警告:没有递归合并,没有异常处理,纯属玩具——灭霸看了想打人!)


        💣 复仇者联盟作战守则(避坑指南)

        1. 别拆太细:任务拆分到比微粒还小?线程切换开销反成负担(浩克:“拆太碎我捏不起来!”)

        2. 避免阻塞:ForkJoinPool不是为IO密集型设计(钢铁侠:“贾维斯,别在战斗时下载更新包!”)

        3. 慎用同步join()
          会阻塞,小心任务卡死(绯红女巫:“我控制不住体内的混沌魔法了!”)

        4. 阈值玄学:最小任务大小靠实测(鹰眼:“这一箭的力度,得凭感觉!”)


        🎮 实战:1亿级数据排序

          class 超级排序 extends RecursiveAction {  
              private long[] 数据;  
              private int 左, 右;  
              // 构造方法省略...  
              protected void compute() {  
                  if (右 - 左 < 10000) {  
                      Arrays.sort(数据, 左, 右); // 小数组直接排序  
                  } else {  
                      int 中间 = (左 + 右) >>> 1;  
                      超级排序 左任务 = new 超级排序(数据, 左, 中间);  
                      超级排序 右任务 = new 超级排序(数据, 中间, 右);  
                      invokeAll(左任务, 右任务); // 同时执行两个任务  
                      merge(数据, 左, 中间, 右); // 合并有序数组  
                  }  
              }  
          }  
          // 使用  
          long[] 一亿数据 = 生成随机数组(100_000_000);  
          ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();  
          pool.invoke(new 超级排序(一亿数据, 0, 一亿数据.length));  
          复制

          (画外音:当单线程排序还在加载时,ForkJoinPool已经深藏功与名~)


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          下期预告:《CompletableFuture:异步编程的时光机——让代码穿越到未来取结果!》


          彩蛋:面试官の灵魂拷问
          Q:ForkJoinPool和普通线程池有什么区别?
          A:

          • 普通线程池:富士康流水线,任务互相独立,适合HTTP请求等短平快任务

          • ForkJoinPool:复仇者联盟战术,任务可拆分可合并,适合排序/并行计算等大任务
            (面试官:“这答案,比我想要的还生动!”)


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