Java平行程式設計中 Fork/Join 框架的使用指南

Java Fork/Join 框架指南：建立 Fork/Join 任務：使用 RecursiveAction（無回傳值）或 RecursiveTask（有傳回值）類別擴展，實作 compute 方法。建立 Fork/Join 池：使用 ForkJoinPool 指定執行緒數量。提交任務：使用 fork() 提交任務，join() 等待結果。分解任務：在 compute 方法中呼叫 fork() 和 join() 分解任務。實戰案例（快速排序）：建立 QuickSortTask 任務，提交到 ForkJoinPool 執行。

Java 並行程式設計中的Fork/Join 框架使用指南

Fork/Join 框架是Java 平行程式設計模型中用於任務並行化的高階方法。它採取分而治之的策略，將任務分解成子任務，然後並行執行，並最後將結果合併起來。本指南將介紹 Fork/Join 框架的使用方法，並透過一個實戰案例進行示範。

建立 Fork/Join 任務

Fork/Join 框架的基礎是 RecursiveAction 和 RecursiveTask 類別。

• RecursiveAction 用於沒有傳回值的任務。
• RecursiveTask 用於帶有傳回值的任務。

要建立任務，需要擴展這兩種類別並實作 compute 方法。 compute 方法是任務執行的程式碼。

建立 Fork/Join 池

Fork/Join 框架使用 ForkJoinPool 物件來管理任務的執行。它是線程池，用於調度和執行任務。建立池時，可以指定執行緒數量。

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

提交任務

要提交任務，請使用 fork() 和 join() 方法。 fork() 方法將任務提交到池中，而 join() 方法等待任務完成並傳回結果（對於 RecursiveTask 任務）。

pool.fork(task);
long result = pool.join();

分解任務

對於大型任務，可以將其分解成更小的子任務。為此，可以在 compute 方法中呼叫 fork() 和 join() 方法。

@Override
protected void compute() {
  if (problem.isTooBig()) {
    ForkJoinTask leftTask = new LeftTask(leftHalf);
    ForkJoinTask rightTask = new RightTask(rightHalf);
    leftTask.fork();
    rightTask.fork();
    leftTask.join();
    rightTask.join();
  } else {
    // solve the problem directly
  }
}

實戰案例：快速排序

以下是使用Fork/Join 框架的快速排序演算法範例：

public class QuickSortTask extends RecursiveTask<long[]> {

  private int[] array;
  private int low;
  private int high;

  public QuickSortTask(int[] array, int low, int high) {
    this.array = array;
    this.low = low;
    this.high = high;
  }

  @Override
  protected long[] compute() {
    if (low < high) {
      int pivot = partition(array, low, high);
      ForkJoinTask leftTask = new QuickSortTask(array, low, pivot - 1);
      ForkJoinTask rightTask = new QuickSortTask(array, pivot + 1, high);
      leftTask.fork();
      rightTask.fork();
      leftTask.join();
      rightTask.join();
    }
    return array;
  }

  private int partition(int[] array, int low, int high) {
    // ...
  }

}

要使用此演算法，請建立一個QuickSortTask 物件並將其提交到ForkJoinPool：

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
int[] array = {5, 3, 8, 2, 1, 4};
QuickSortTask task = new QuickSortTask(array, 0, array.length - 1);
pool.invoke(task);

結論

Fork/Join 框架提供了一種簡單易用的方法，用於在Java 中進行任務並行化。透過分而治之的策略，可以有效地分解大型任務並並行執行。透過使用 RecursiveAction 和 RecursiveTask 類，以及 ForkJoinPool，可以輕鬆建立和管理並行任務。

以上是Java平行程式設計中 Fork/Join 框架的使用指南的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！