1. Fork/Join框架简介

Fork/Join 它可以将一个大的任务拆分成多个子任务进行并行处理，最后将子任务结果合并成最后的计算结果，并进行输出。 Fork/Join 框架要完成两件事情：
Fork：把一个复杂任务进行分拆，大事化小
Join：把分拆任务的结果进行合并

任务分割：首先 Fork/Join 框架需要把大的任务分割成足够小的子任务，如果子任务比较大的话还要对子任务进行继续分割、
2. 执行任务并合并结果：分割的子任务分别放到双端队列里，然后几个启动线程分别从双端队列里获取任务执行。子任务执行完的结果都放在另外一个队列里，启动一个线程从队列里取数据，然后合并这些数据。
在 Java 的 Fork/Join 框架中，使用两个类完成上述操作

ForkJoinTask:我们要使用 Fork/Join 框架，首先需要创建一个 ForkJoin 任务。该类提供了在任务中执行 fork和 join 的机制。通常情况下我们不需要直接集成 ForkJoinTask 类，只需要继承它的子类， Fork/Join 框架供了两个子类：
- RecursiveAction：用于没有返回结果的任务
- RecursiveTask:用于有返回结果的任务

ForkJoinPool:ForkJoinTask 需要通过 ForkJoinPool 来执行
RecursiveTask: 继承后可以实现递归(自己调自己)调用的任务
Fork/Join 框架的实现原理
ForkJoinPool 由 ForkJoinTask 数组和 ForkJoinWorkerThread 数组组成，
ForkJoinTask 数组负责将存放以及将程序提交给 ForkJoinPool，而
ForkJoinWorkerThread 负责执行这些任务。

2. Fork方法

Fork 方法的实现原理：当我们调用 ForkJoinTask 的 fork 方法时，程序会把任务放在 ForkJoinWorkerThread 的 pushTask 的 workQueue 中，异步地执行这个任务，然后立即返回结果

public final ForkJoinTask<V> fork() {
    Thread t;
    if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread)
        ((ForkJoinWorkerThread)t).workQueue.push(this);
    else
        ForkJoinPool.common.externalPush(this);
    return this;
}

pushTask 方法把当前任务存放在 ForkJoinTask 数组队列里。然后再调用ForkJoinPool 的 signalWork()方法唤醒或创建一个工作线程来执行任务。代码如下：

final void push(ForkJoinTask<?> task) {
    ForkJoinTask<?>[] a; ForkJoinPool p;
    int b = base, s = top, n;
    if ((a = array) != null) { // ignore if queue removed
        int m = a.length - 1; // fenced write for task visibility
        U.putOrderedObject(a, ((m & s) << ASHIFT) + ABASE, task);
        U.putOrderedInt(this, QTOP, s + 1);
        if ((n = s - b) <= 1) {
            if ((p = pool) != null)
                p.signalWork(p.workQueues, this);//执行
            }
        else if (n >= m)
            growArray();
    }
}

3. join方法

Join 方法的主要作用是阻塞当前线程并等待获取结果。让我们一起看看ForkJoinTask 的 join 方法的实现，代码如下：

public final V join() {
    int s;
    if ((s = doJoin() & DONE_MASK) != NORMAL)
        reportException(s);
    return getRawResult();
}

它首先调用 doJoin 方法，通过 doJoin()方法得到当前任务的状态来判断返回什么结果，任务状态有 4 种：<br />**==已完成（NORMAL）、被取消（CANCELLED）、信号（SIGNAL）和出现异常（EXCEPTIONAL） ==**

如果任务状态是已完成，则直接返回任务结果。
如果任务状态是被取消，则直接抛出 CancellationException
如果任务状态是抛出异常，则直接抛出对应的异常

让我们分析一下 doJoin 方法的实现

private int doJoin() {
    int s; Thread t; ForkJoinWorkerThread wt; ForkJoinPool.WorkQueue w;
    return (s = status) < 0 ? s :
        ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread) ?
        (w = (wt = (ForkJoinWorkerThread)t).workQueue).
        tryUnpush(this) && (s = doExec()) < 0 ? s :
        wt.pool.awaitJoin(w, this, 0L) :
        externalAwaitDone();
}
final int doExec() {
    int s; boolean completed;
    if ((s = status) >= 0) {
        try {
            completed = exec();
        } catch (Throwable rex) {
            return setExceptionalCompletion(rex);
        }
        if (completed)
            s = setCompletion(NORMAL);
    }
    return s;
}

在doJoin()方法流程如下:

首先通过查看任务的状态，看任务是否已经执行完成，如果执行完成，则直接返回任务状态；
如果没有执行完，则从任务数组里取出任务并执行。
如果任务顺利执行完成，则设置任务状态为 NORMAL，如果出现异常，则记录异常，并将任务状态设置为 EXCEPTIONAL。
4. Fork/Join框架的异常处理
ForkJoinTask 在执行的时候可能会抛出异常，但是我们没办法在主线程里直接捕获异常，所以 ForkJoinTask 提供了 isCompletedAbnormally()方法来检查任务是否已经抛出异常或已经被取消了，并且可以通过 ForkJoinTask 的getException 方法获取异常。
getException 方法返回 Throwable 对象，如果任务被取消了则返回CancellationException。如果任务没有完成或者没有抛出异常则返回 null。
5. 入门案例
场景: 生成一个计算任务，计算 1+2+3………+1000,==每 100 个数切分一个子任务== ```java package com.atguigu.test; import java.util.concurrent.RecursiveTask; /**

递归累加 / public class TaskExample extends RecursiveTask { private int start; private int end; private long sum; /*
- 构造函数
- @param start
- @param end / public TaskExample(int start, int end){ this.start = start; this.end = end; } /*
- The main computation performed by this task. *
- @return the result of the computation */@Override protected Long compute() { System.out.println(“任务” + start + “=========” + end + “累加开始”); //大于 100 个数相加切分,小于直接加 if(end - start <= 100){
```
  for (int i = start; i <= end; i++) {
      //累加
      sum += i;
  }
```
  }else {
```
  //切分为 2 块
  int middle = start + 100;
  //递归调用,切分为 2 个小任务
  TaskExample taskExample1 = new TaskExample(start, middle);
  TaskExample taskExample2 = new TaskExample(middle + 1, end);
  //执行:异步
  taskExample1.fork();
  taskExample2.fork();
  //同步阻塞获取执行结果
  sum = taskExample1.join() + taskExample2.join();
```
  } //加完返回 return sum; } }

package com.atguigu.test; import java.util.concurrent.ForkJoinPool; import java.util.concurrent.ForkJoinTask; /**

分支合并案例 / public class ForkJoinPoolDemo { /*
- 生成一个计算任务，计算 1+2+3………+1000
- @param args */ public static void main(String[] args) { //定义任务 TaskExample taskExample = new TaskExample(1, 1000); //定义执行对象 ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(); //加入任务执行 ForkJoinTask
  result = forkJoinPool.submit(taskExample); //输出结果 try {
```
  System.out.println(result.get());
```
  }catch (Exception e){
```
  e.printStackTrace();
```
  }finally {
```
  forkJoinPool.shutdown();
```
  } } } ```

Java 后端

第十一章 Fork/Join

1. Fork/Join框架简介

2. Fork方法

3. join方法

4. Fork/Join框架的异常处理

5. 入门案例