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Java平行程式設計中 Fork/Join 框架的使用指南

WBOY
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2024-04-19 08:51:01695瀏覽

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并行编程中 Fork/Join 框架的使用指南

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 RecursiveActionRecursiveTask 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()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()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 RecursiveActionRecursiveTask 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!

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