Fork/Join框架处理分治任务【五】

贺公子之数据科学与艺术

发布于 2025-12-18 08:35:45

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Fork/Join框架是Java并发包(java.util.concurrent)中用于处理分治任务的并行计算框架。它基于工作窃取(work-stealing)算法实现，能够高效地利用多核处理器资源。

工作原理：

任务分解(Fork)：将大任务递归地分解为足够小的子任务
任务执行：子任务被分配到不同的工作线程执行
结果合并(Join)：将子任务的计算结果合并得到最终结果

关键组件：

ForkJoinPool：特殊的线程池，默认创建与处理器核心数相等的线程
RecursiveTask：用于有返回值的任务
RecursiveAction：用于无返回值的任务

典型应用场景：

大规模数据处理（如排序、搜索）
数学计算（如矩阵运算、斐波那契数列）
图像处理（如滤镜应用）
机器学习（如模型训练）

实现示例：

class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
    private final long[] array;
    private final int start;
    private final int end;
    private static final int THRESHOLD = 10000; // 任务分解阈值

    public SumTask(long[] array, int start, int end) {
        this.array = array;
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Long compute() {
        if (end - start <= THRESHOLD) {
            // 直接计算小任务
            long sum = 0;
            for (int i = start; i < end; i++) {
                sum += array[i];
            }
            return sum;
        } else {
            // 分解任务
            int middle = (start + end) / 2;
            SumTask left = new SumTask(array, start, middle);
            SumTask right = new SumTask(array, middle, end);
            
            // 异步执行子任务
            left.fork();
            right.fork();
            
            // 合并结果
            return left.join() + right.join();
        }
    }
}

最佳实践：