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ForkJoinPool 是 Java 并行计算框架中的一个类，用于执行大量的小任务，并且这些任务可以相互独立地执行。它基于工作窃取算法，适用于分治（divide-and-conquer）算法。下面是一个详细的示例，展示如何使用 ForkJoinPool 来并行计算数组元素的和。

测试代码：

用 ForkJoinPool 来并行计算一个大数组的所有元素的和。这个任务可以通过分治方法进行分割，直到子任务足够小，可以直接计算。

public class ForkJoinSum extends RecursiveTask<Long> {private static final int THRESHOLD = 10_000;private final long[] array;private final int start;private final int end;public ForkJoinSum(long[] array, int start, int end) {this.array = array;this.start = start;this.end = end;}@Overrideprotected Long compute() {int length = end - start;if (length <= THRESHOLD) {long sum = 0;for (int i = start; i < end; i++) {sum += array[i];}return sum;} else {int mid = start + length / 2;ForkJoinSum leftTask = new ForkJoinSum(array, start, mid);ForkJoinSum rightTask = new ForkJoinSum(array, mid, end);// 递归分割任务leftTask.fork();rightTask.fork();// 合并结果long rightResult = rightTask.join();long leftResult = leftTask.join();return leftResult + rightResult;}}public static void main(String[] args) {long[] array = new long[20_000];for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = i;}ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();ForkJoinSum task = new ForkJoinSum(array, 0, array.length);long result = pool.invoke(task);System.out.println("Sum: " + result);}
}

关键代码解释：

1. RecursiveTask 类:
   RecursiveTask 是一个抽象类，代表可以返回结果的任务。

2. RecursiveTask.compute() 递归任务分割: 

   • 检查任务的大小是否小于或等于阈值 THRESHOLD。如果是，则直接计算数组元素的和。
   • 如果任务的大小大于阈值，则将任务分割成两部分，并分别调用 fork 方法来异步执行这些子任务。

3. RecursiveTask fork 和 join 方法:

   • fork() 方法将子任务提交给 ForkJoinPool 以便异步执行。
   • join() 方法等待子任务完成并返回其结果。

4. ForkJoinPool 类:

   • ForkJoinPool 是任务执行的线程池。pool.invoke(task) 提交主任务并等待其完成。

窃取算法：

窃取算法（Work Stealing Algorithm）是一种用于并行计算的调度算法，特别适用于任务并行的环境中。它的核心思想是，当一个处理器（或线程）完成了自己的任务队列中的所有任务时，它可以从其他处理器的任务队列中“窃取”任务来执行，从而提高系统的整体利用率和性能。

工作窃取算法的基本原理

1. 任务分割:

   • 任务被分割成多个子任务，并分配到不同的处理器（或线程）的任务队列中。

2. 本地执行:

   • 每个处理器优先处理自己任务队列中的任务。

3. 任务窃取:

   • 如果一个处理器完成了自己任务队列中的所有任务，它就会尝试从其他处理器的任务队列中窃取任务来继续执行。

优点

• 负载均衡: 通过窃取其他处理器的任务，避免了某些处理器空闲而其他处理器过载的情况。
• 高效利用资源: 提高了系统的整体资源利用率和并行性。

工作窃取算法的应用

• ForkJoinPool: Java 中的 ForkJoinPool 就是基于工作窃取算法实现的。它适用于分治算法，可以将大任务分割成多个小任务并行执行。
• 并行框架: 许多并行计算框架和库都采用了工作窃取算法，如 Cilk 和 TBB（Intel Threading Building Blocks）。

扩展知识

1. 在 Java 中，下划线 (_) 可以用作数字字面量中的分隔符，以提高代码的可读性。Java 7 及其以后的版本支持这种特性。下划线在数字中不影响其值，只是为了使长数字更易于阅读。

long number = 1_000_000L; // 表示一百万
int binary = 0b1010_1010; // 二进制表示，等价于 0b10101010
double pi = 3.14_15_92;   // 浮点数表示，等价于 3.141592