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1. 什么是Fork/Join框架
Fork/Join框架是Java7提供了的一个用于并行执行任务的框架， 是一个把大任务支解成若干个小任务 ，最终汇总每个小任务功效后获得大任务功效的框架。
我们再通过Fork和Join这两个单词来领略下Fork/Join框架，Fork就是把一个大任务切分为若干子任务 并行的执行，Join就是归并这些子任务的执行功效，最后获得这个大任务的功效。好比计较1+2+。。＋ 10000，可以支解成10个子任务，每个子任务别离对1000个数举办求和，最终汇总这10个子任务的功效。 Fork/Join的运行流程图如下：
2. 事情窃取算法
事情窃取（work-stealing）算法是指某个线程从其他行列里窃取任务来执行。事情窃取的运行流程图 如下：
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那么为什么需要利用事情窃取算法呢？如果我们需要做一个较量大的任务，我们可以把这个任务支解 为若干互不依赖的子任务，为了淘汰线程间的竞争，于是把这些子任务别离放到差异的行列里，并为每个 行列建设一个单独的线程来执行行列里的任务，线程和行列一一对应，好比A线程认真处理惩罚A行列里的任务 。可是有的线程会先把本身行列里的任务干完，而其他线程对应的行列里尚有任务期待处理惩罚。干完活的线 程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是它就去其他线程的行列里窃取一个任务来执行。而在这时它们 会会见同一个行列，所觉得了淘汰窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，凡是会利用双端行列，被 窃取任务线程永远从双端行列的头部拿任务执行，而窃取任务的线程永远从双端行列的尾部拿任务执行。
事情窃取算法的利益是充实操作线程举办并行计较，并淘汰了线程间的竞争，其缺点是在某些环境下 照旧存在竞争，好比双端行列里只有一个任务时。而且耗损了更多的系统资源，好比建设多个线程和多个 双端行列。
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3. Fork/Join框架的先容
我们已经很清楚Fork/Join框架的需求了，那么我们可以思考一下，假如让我们来设计一个Fork/Join 框架，该如何设计？这个思考有助于你领略Fork/Join框架的设计。
第一步支解任务。首先我们需要有一个fork类来把大任务支解成子任务，有大概子任务照旧很大，所 以还需要不断的支解，直到支解出的子任务足够小。
第二步执行任务并归并功效。支解的子任务别离放在双端行列里，然后几个启动线程别离从双端行列 里获取任务执行。子任务执行完的功效都统一放在一个行列里，启动一个线程从行列里拿数据，然后归并 这些数据。
Fork/Join利用两个类来完成以上两件工作：
ForkJoinTask：我们要利用ForkJoin框架，必需首先建设一个ForkJoin任务。它提供在任务中执行 fork()和join()操纵的机制，凡是环境下我们不需要直接担任ForkJoinTask类，而只需要担任它的子类， Fork/Join框架提供了以下两个子类：
RecursiveAction：用于没有返回功效的任务。
RecursiveTask ：用于有返回功效的任务。
ForkJoinPool ：ForkJoinTask需要通过ForkJoinPool来执行，任务支解出的子任务会添加到当前事情 线程所维护的双端行列中，进入行列的头部。当一个事情线程的行列里临时没有任务时，它会随机从其他 事情线程的行列的尾部获取一个任务。
4. 利用Fork/Join框架
让我们通过一个简朴的需求来利用下Fork／Join框架，需求是：计较1+2+3+4的功效。
利用Fork／Join框架首先要思量到的是如何支解任务，假如我们但愿每个子任务最多执行两个数的相 加，那么我们配置支解的阈值是2，由于是4个数字相加，所以Fork／Join框架会把这个任务fork成两个子 任务，子任务一认真计较1+2，子任务二认真计较3+4，然后再join两个子任务的功效。
因为是有功效的任务，所以必需担任RecursiveTask，实现代码如下：
通过这个例子让我们再来进一步相识ForkJoinTask，ForkJoinTask与一般的任务的主要区别在于它需 要实现compute要领，在这个要领里，首先需要判定任务是否足够小，假如足够小就直接执行任务。假如 不敷够小，就必需支解成两个子任务，每个子任务在挪用fork要领时，又会进入compute要领，看看当前 子任务是否需要继承支解成孙任务，假如不需要继承支解，则执行当前子任务并返回功效。利用join要领 会期待子任务执行完并获得其功效。
5. Fork/Join框架的异常处理惩罚
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ForkJoinTask在执行的时候大概会抛出异常，可是我们没步伐在主线程里直接捕捉异常，所以 ForkJoinTask提供了isCompletedAbnormally()要领来查抄任务是否已经抛出异常或已经被打消了，而且 可以通过ForkJoinTask的getException要领获取异常。利用如下代码：
if(task.isCompletedAbnormally())
{
System.out.println(task.getException());
}
getException要领返回Throwable工具，假如任务被打消了则返回CancellationException。假如任务 没有完成可能没有抛出异常则返回null。
6. Fork/Join框架的实现道理
ForkJoinPool由ForkJoinTask数组和ForkJoinWorkerThread数组构成，ForkJoinTask数组认真存放程 序提交给ForkJoinPool的任务，而ForkJoinWorkerThread数组认真执行这些任务。
ForkJoinTask的fork要领实现道理。当我们挪用ForkJoinTask的fork要领时，措施会挪用 ForkJoinWorkerThread的pushTask要领异步的执行这个任务，然后当即返回功效。代码如下：
public final ForkJoinTaskfork() { ((ForkJoinWorkerThread) Thread.currentThread()) .pushTask(this); return this; }
pushTask要领把当前任务存放在ForkJoinTask 数组queue里。然后再挪用ForkJoinPool的signalWork ()要领叫醒或建设一个事情线程来执行任务。代码如下：
final void pushTask(ForkJoinTask t) {
ForkJoinTask[] q; int s, m;
if ((q = queue) != null) { // ignore if queue removed
long u = (((s = queueTop) & (m = q.length - 1)) << ASHIFT) + ABASE;
UNSAFE.putOrderedObject(q, u, t);
queueTop = s + 1; // or use putOrderedInt
if ((s -= queueBase) <= 2)
pool.signalWork();
else if (s == m)
growQueue();
}
}
ForkJoinTask的join要领实现道理。Join要领的主要浸染是阻塞当前线程并期待获取功效。让我们一 起看看ForkJoinTask的join要领的实现，代码如下：
public final V join() {
if (doJoin() != NORMAL)
return reportResult();
else
return getRawResult();
}
private V reportResult() {
int s; Throwable ex;
if ((s = status) == CANCELLED)
throw new CancellationException();
if (s == EXCEPTIONAL && (ex = getThrowableException()) != null)
UNSAFE.throwException(ex);
return getRawResult();
}
首先，它挪用了doJoin()要领，通过doJoin()要领获得当前任务的状态来判定返回什么功效，任务状 态有四种：已完成（NORMAL），被打消（CANCELLED），信号（SIGNAL）和呈现异常（EXCEPTIONAL）。
假如任务状态是已完成，则直接返回任务功效。
假如任务状态是被打消，则直接抛出CancellationException。
假如任务状态是抛出异常，则直接抛出对应的异常。
让我们再来阐明下doJoin()要领的实现代码：
private int doJoin() {
Thread t; ForkJoinWorkerThread w; int s; boolean completed;
if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread) {
if ((s = status) < 0)
return s;
if ((w = (ForkJoinWorkerThread)t).unpushTask(this)) {
try {
completed = exec();
} catch (Throwable rex) {
return setExceptionalCompletion(rex);
}
if (completed)
return setCompletion(NORMAL);
}
return w.joinTask(this);
}
else
return externalAwaitDone();
}
在doJoin()要领里，首先通过查察任务的状态，看任务是否已经执行完了，假如执行完了，则直接返 回任务状态，假如没有执行完，则从任务数组里取出任务并执行。假如任务顺利执行完成了，则配置任务 状态为NORMAL，假如呈现异常，则记载异常，并将任务状态配置为EXCEPTIONAL。
