创建一个Fork/Join池
在这个指南中，你将学习如何使用Fork/Join框架的基本元素。它包括：
- 创建一个ForkJoinPool对象来执行任务。
- 创建一个ForkJoinPool执行的ForkJoinTask类。
你将在这个示例中使用Fork/Join框架的主要特点，如下：
- 你将使用默认构造器创建ForkJoinPool。
- 在这个任务中，你将使用Java API文档推荐的结构：
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If (problem size < default size){
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5 |
resolve problem using another algorithm; |
- 你将以一种同步方式执行任务。当一个任务执行2个或2个以上的子任务时，它将等待它们的结束。通过这种方式 ，正在执行这些任务的线程（工作线程）将会查找其他任务（尚未执行的任务）来执行，充分利用它们的执行时间。
- 你将要实现的任务将不会返回任何结果，所以你将使用RecursiveAction作为它们实现的基类。
准备工作
这个指南中的例子使用Eclipse IDE实现。如果你使用Eclipse或其他IDE，如NetBeans，打开它并创建一个新的Java项目。
如何做…
在这个指南中，你将继续实现一个任务来修改产品列表的价格。任务最初是负责更新一个队列中的所有元素。你将会使用10作为参考大小，如果一个任务必须更新超过10个元素，这些元素将被划分成两个部分，并创建两个任务来更新每个部分中的产品的价格。
按以下步骤来实现这个示例：
1.创建类Product，将用来存储产品的名称和价格。
2.声明一个私有的String类型的属性name和一个私有的double类型的属性price。
3.实现这些方法，用来设置和获取这两个属性的值。
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public String getName() {
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public void setName(String name) {
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public double getPrice() {
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public void setPrice(double price) {
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4.创建ProductListGenerator类，用来产生随机产品的数列。
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public class ProductListGenerator {
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5.实现generate()方法。它接收一个数列大小 的int类型参数，返回一个产生产品数列的List<Product>对象。
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public List<Product> generate (int size) {
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6.创建返回产品数列的对象。
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List<Product> ret=new ArrayList<Product>();
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7.创建产品队列。给所有产品赋予相同值。比如，10用来检查程序是否工作得很好。
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for (int i=0; i<size; i++){
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Product product=new Product();
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product.setName("Product"+i);
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8.创建Task类，指定它继承RecursiveAction类。
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public class Task extends RecursiveAction {
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9.声明类的序列版本UID。这个元素是必需的，因为RecursiveAction类的父类ForkJoinTask实现了Serializable接口。
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private static final long serialVersionUID = 1L;
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10.声明一个私有的、List<Product>类型的属性products。
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private List<Product> products;
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11.声明两个私有的、int类型的属性first和last。这些属性将决定这个任务产品的阻塞过程。
12.声明一个私有的、double类型的属性increment，用来存储产品价格的增长。
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private double increment;
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13.实现这个类的构造器，初始化所有属性。
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public Task (List<Product> products, int first, int last, double increment) {
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this.products=products;
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this.increment=increment;
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14.实现compute()方法 ，该方法将实现任务的逻辑。
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protected void compute() {
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15.如果last和first的差小于10（任务只能更新价格小于10的产品），使用updatePrices()方法递增的设置产品的价格。
16.如果last和first的差大于或等于10，则创建两个新的Task对象，一个处理产品的前半部分，另一个处理产品的后半部分，然后在ForkJoinPool中，使用invokeAll()方法执行它们。
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int middle=(last+first)/2;
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System.out.printf("Task: Pending tasks: |
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%s\n",getQueuedTaskCount()); |
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Task t1=new Task(products, first,middle+1, increment);
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Task t2=new Task(products, middle+1,last, increment);
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17.实现updatePrices()方法。这个方法更新产品队列中位于first值和last值之间的产品。
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private void updatePrices() {
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for (int i=first; i<last; i++){
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Product product=products.get(i); |
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product.setPrice(product.getPrice()*(1+increment));
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18.实现这个示例的主类，通过创建Main类，并实现main()方法。
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public static void main(String[] args) {
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19.使用ProductListGenerator类创建一个包括10000个产品的数列。
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ProductListGenerator generator=new ProductListGenerator();
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List<Product> products=generator.generate(10000);
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20.创建一个新的Task对象，用来更新产品队列中的产品。first参数使用值0，last参数使用值10000（产品数列的大小）。
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Task task=new Task(products, 0, products.size(), 0.20);
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21.使用无参构造器创建ForkJoinPool对象。
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ForkJoinPool pool=new ForkJoinPool();
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22.在池中使用execute()方法执行这个任务 。
23.实现一个显示关于每隔5毫秒池中的变化信息的代码块。将池中的一些参数值写入到控制台，直到任务完成它的执行。
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System.out.printf("Main: Thread Count: %d\n",pool.getActiveThreadCount());
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03 |
System.out.printf("Main: Thread Steal: %d\n",pool.getStealCount());
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04 |
System.out.printf("Main: Parallelism: %d\n",pool.getParallelism());
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TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5);
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} catch (InterruptedException e) {
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10 |
} while (!task.isDone());
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24.使用shutdown()方法关闭这个池。
25.使用isCompletedNormally()方法检查假设任务完成时没有出错，在这种情况下，写入一条信息到控制台。
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if (task.isCompletedNormally()){
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System.out.printf("Main: The process has completed |
26.在增长之后，所有产品的价格应该是12。将价格不是12的所有产品的名称和价格写入到控制台，用来检查它们错误地增长它们的价格。
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for (int i=0; i<products.size(); i++){
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Product product=products.get(i); |
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if (product.getPrice()!=12) {
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System.out.printf("Product %s: %f\n",product.getName(),product.getPrice());
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27.写入一条信息到控制台表明程序的结束。
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System.out.println("Main: End of the program.\n");
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它是如何工作的…
在这个示例中，你已经创建一个ForkJoinPool对象和一个在池中执行的ForkJoinTask类的子类。为了创建ForkJoinPool对象，你已经使用了无参构造器，所以它会以默认的配置来执行。它创建一个线程数等于计算机处理器数的池。当ForkJoinPool对象被创建时，这些线程被创建并且在池中等待，直到有任务到达让它们执行。
由于Task类没有返回结果，所以它继承RecursiveAction类。在这个指南中，你已经使用了推荐的结构来实现任务。如果这个任务更新超过10产品，它将被分解成两部分，并创建两个任务，一个任务执行一部分。你已经在Task类中使用first和last属性，用来了解这个任务要更新的产品队列的位置范围。你已经使用first和last属性，只复制产品数列一次，而不是为每个任务创建不同的数列。
它调用invokeAll()方法，执行每个任务所创建的子任务。这是一个同步调用，这个任务在继续（可能完成）它的执行之前，必须等待子任务的结束。当任务正在等待它的子任务（结束）时，正在执行它的工作线程执行其他正在等待的任务。在这种行为下，Fork/Join框架比Runnable和Callable对象本身提供一种更高效的任务管理。
ForkJoinTask类的invokeAll()方法是执行者（Executor）和Fork/Join框架的一个主要区别。在执行者框架中，所有任务被提交给执行者，而在这种情况下，这些任务包括执行和控制这些任务的方法都在池内。你已经在Task类中使用invokeAll()方法，它是继承了继承ForkJoinTask类的RecursiveAction类。
你使用execute()方法提交唯一的任务给这个池，用来所有产品数列。在这种情况下，它是一个异步调用，而主线程继续它的执行。
你已经使用ForkJoinPool类的一些方法，用来检查正在运行任务的状态和变化。基于这个目的，这个类包括更多的方法。参见有这些方法完整列表的监控一个Fork/Join池指南。
最后，与执行者框架一样，你应该使用shutdown()方法结束ForkJoinPool。
以下截图显示这个示例执行的一部分：
你可以看出任务正在完成它们的工作和产品价格的更新。
不止这些…
ForkJoinPool类提供其他的方法，用来执行一个任务。这些方法如下：
- execute (Runnable task)：这是在这个示例中，使用的execute()方法的另一个版本。在这种情况下，你可以提交一个Runnable对象给ForkJoinPool类。注意：ForkJoinPool类不会对Runnable对象使用work-stealing算法。它（work-stealing算法）只用于ForkJoinTask对象。
- invoke(ForkJoinTask<T> task)：当execute()方法使用一个异步调用ForkJoinPool类，正如你在本示例中所学的，invoke()方法使用同步调用ForkJoinPool类。这个调用不会（立即）返回，直到传递的参数任务完成它的执行。
- 你也可以使用在ExecutorService接口的invokeAll()和invokeAny()方法。这些方法接收一个Callable对象作为参数。ForkJoinPool类不会对Callable对象使用work-stealing算法，所以你最好使用执行者去执行它们。
ForkJoinTask类同样提供在示例中使用的invokeAll()的其他版本。这些版本如下：
- invokeAll(ForkJoinTask<?>… tasks)：这个版本的方法使用一个可变参数列表。你可以传入许多你想要执行的ForkJoinTask对象作为参数。
- invokeAll(Collection<T> tasks)：这个版本的方法接收一个泛型类型T对象的集合（如：一个ArrayList对象，一个LinkedList对象或者一个TreeSet对象）。这个泛型类型T必须是ForkJoinTask类或它的子类。
即使ForkJoinPool类被设计成用来执行一个ForkJoinTask，你也可以直接执行Runnable和Callable对象。你也可以使用ForkJoinTask类的adapt()方法来执行任务，它接收一个Callable对象或Runnable对象（作为参数）并返回一个ForkJoinTask对象。 参见
- 在第8章，测试并发应用程序中的监控一个Fork/Join池的指南
时间： 2024-12-07 21:20:05
