ForkJoinPool是什麼？

談到執行緒池，很多人會想到Executors提供的一些預設的執行緒池，比如單執行緒執行緒池SingleThreadExecutor，固定大小的執行緒池FixedThreadPool，但是很少有人會注意到其中還提供了一種特殊的執行緒池：WorkStealingPool，我們點進這個方法，會看到和其他方法不同的是，這種執行緒池並不是通過ThreadPoolExecutor來建立的，而是ForkJoinPool來建立的：

    public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,null,true
 
);
    }
複製程式碼

這兩種執行緒池之間並不是繼承關係，而是平級關係：

舉個例子，我們要統計1-100的累加和，如果使用ForkJoinPool來實現的話，就可以將1-100每5位劃分一段，劃分出20段，當作20個任務，每個任務只計算自己區間內的結果，最後將這20個任務的結果彙總起來就是1-100的累加和

ForkJoinPool怎麼使用？

ForkJoinPool的本質就是兩點：

1. 如果任務很小：直接計算得出結果
2. 如果任務很大：
   • 拆分成N個子任務
   • 呼叫子任務的fork()進行計算
   • 呼叫子任務的join()合併結果

接來下我們來做一個1-100的累加例子：

1. 首先定義我們需要執行的任務：

class Task extends RecursiveTask<Integer> {

    private int start;

    private int end;
    private int mid;

    public Task(int start,int end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Integer compute
 
() {
        int sum = 0;
        if (end - start < 6) {
            // 當任務很小時，直接進行計算
            for (int i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count sum: " + sum);
        } else {
            // 否則，將任務進行拆分
            mid = (end - start) / 2 + start;
            Task left = new Task(start,mid);
            Task right = new Task(mid + 1,end);

            // 執行上一步拆分的子任務
            left.fork();
            right.fork();

            // 拿到子任務的執行結果
            sum += left.join();
            sum += right.join();
        }

        return sum;
    }
}
複製程式碼

這裡的RecursiveTask是ForkJoinTask的子類，ForkJoinTask又是Future的子類，不瞭解Future類的可以認為是一個非同步執行，並且可以有返回值的Runnable類

我們首先在Task類中定義了任務需要的一些資料，比如開始位置和結束位置。重點是其中的compute方法，在其中實現了我們剛才說到的步驟，如果任務很小（通過任務資料來判斷），就進行計算，否則將任務拆分，使用fork()執行，並通過join()拿到計算結果

2. 將任務提交到執行緒池

剛才我們定義了任務類，接下來就需要把這個任務提交到執行緒池：

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();

        Task countTask = new Task(1,100);
        ForkJoinTask<Integer> result = forkJoinPool.submit(countTask);

        System.out.println("result: " + result.get());

        forkJoinPool.shutdown();
    }
複製程式碼

注意，這裡ForkJoinPool初始化可以傳入一個並行引數，如果不傳入該引數的話會預設使用處理器個數來作為並行引數

建立任務物件和執行緒池之後，使用submit方法來提交任務，該方法會返回一個ForkJoinTask<T>型別的物件，呼叫其get方法即可拿到執行結果

同時要注意，該執行緒池也需要呼叫shutdown方法來關閉

ForkJoinPool的原理

ForkJoinPool中有三個重要角色：

• ForkJoinWorkerThread：工作執行緒，在內部對Thread進行的封裝
• WorkQueue：任務佇列
• ForkJoinTask：任務，繼承自Future，在含義上分為submission和task兩種

線上程池中，任務佇列使用陣列來儲存，其中儲存了所有提交進來的任務：

1. 在奇數位置儲存submission
2. 在偶數位置儲存task

submission指的是本地提交的任務，如submit、execute提交的任務；而task則是通過fork方法新增的子任務。這兩種任務僅僅在含義上有所區別，所以一同儲存在任務佇列中，通過位置進行區分

ForkJoinPool的核心

想理解ForkJoinPool的原理，就要理解其核心，一共有兩點，其一是分治法，其二就是工作竊取演演算法。分治法相信就不用多說了，就是通過把大任務拆分成小任務來提高併發度。重點要說的就是工作竊取演演算法，該演演算法的原理：

所有執行緒均嘗試找到並執行已提交的任務，或是通過其他任務建立的子任務

依賴於這種特性，來儘量避免一個執行緒執行完自己的任務後“無所事事”的情況。同時，竊取順序是FIFO的