Fork/Join简介
Fork/Jion框架时Java7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干个小任务，最终汇总每个小任务结果得到大任务结果的框架。
运行流程图：
工作窃取算法
工作窃取（work-stealing）算法是指某个线程从其他队列里窃取任务来执行。那么为什么需要使用工作窃取算法呢？
假如我们需要做一个比较大的任务，可以把这个任务分割为若干个互不依赖的子任务，为了减少线程之间竞争，我们把这些子任务分别放在不同的队列中，并未每个队列创建一个单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。
比如A线程负责处理A队列里的任务。到那时有的线程会先把自己队列里的任务干完，而其他线程对应的队列里还有任务等待处理。干完活的线程与其等着，不如去帮其他线程干活，于是他就去其他线程的队列里窃取一个任务来执行。而在这时他们会访问同一个队列，所以为了减少窃取任务线程和被窃取任务线程之间的竞争，通常会使用双端队列，被窃取任务线程永远从双端队列的头部拿任务执行，而被窃取任务的线程永远从双端队列的尾部拿任务执行
使用Fork/Join框架
通过一个简单的需求来使用Fork/Join框架，比如我们的需求是计算1+2+3+4的结果
使用Fork/Join框架时首先要考虑到的是如何分割任务，如果希望每个子任务做多执行两个数的相加，那么我们设置的分隔的阈值就是2，由于是4个数字相加，所以Fork/Join框架会把这个任务foork成两个子任务的结果。因为是有结果的任务，所以必须继承RecursiveTask，实现代码如下。
public class CountTask extends RecursiveTask<Integer> {
private static final int THRESHOLD = 2; // 阈值
private int start;
private int end;
public CountTask(int start, int end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Integer compute() {
int sum = 0;
// 如果任务足够小就计算任务
boolean canCompute = (end - start) <= THRESHOLD;
if (canCompute) {
for (int i = start; i <= end; i++) {
sum += i;
}
} else {
// 如果任务大于阈值，就分裂成两个子任务计算
int middle = (start + end) / 2;
CountTask leftTask = new CountTask(start, middle);
CountTask rightTask = new CountTask(middle + 1, end); // 执行子任务
leftTask.fork();
rightTask.fork();
// 等待子任务执行完，并得到其结果
int leftResult=leftTask.join();
int rightResult=rightTask.join();
// 合并子任务
sum = leftResult + rightResult;
}
return sum;
}
public static void main(String[] args) {
ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
// 生成一个计算任务，负责计算1+2+3+4
CountTask task = new CountTask(1, 4);
// 执行一个任务
Future<Integer> result = forkJoinPool.submit(task); try {
System.out.println(result.get());
} catch (InterruptedException e) {
} catch (ExecutionException e) {
}
}
}
ForkJoinTask：ForkJoin与一般任务的主要区别在于它需要实现compute方法，再整个方法里，首先需要判断任务是否足够小，如果足够小就直接执行任务，如果不足够小，就必须分割成两个子任务，每个子任务再调用fork方法时，又会进入compute方法，看看当前子任务是否需要继续分割成子任务，如果不需要继续分割，则执行方签字任务并返回结果。使用join方法会等待子任务执行完并得到其结果
Fork/Join实现原理
ForkJoinPool由ForkJoinTask数组和ForkJoinWorkerThread数组组成，ForkJoinTask数组负责将存放程序提交给ForkJoinPool的任务，而ForkJoinWorkerThread数组负责执行这些任务
ForkJoinTask的fork方法实现原理
fork方法：当我们调用ForkJoinTask的fork方法时，程序会调用ForkJoinWorkerThread的pushTask方法异步的执行这个任务，然后立即返回结果
public final ForkJoinTask<V> fork() {
((ForkJoinWorkerThread) Thread.currentThread())
.pushTask(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
final void pushTask(ForkJoinTask<> t) {
ForkJoinTask<>[] q; int s, m;
if ((q = queue) != null) { // ignore if queue removed
long u = (((s = queueTop) & (m = q.length - 1)) << ASHIFT) + ABASE;
UNSAFE.putOrderedObject(q, u, t);
queueTop = s + 1; // or use putOrderedInt
if ((s -= queueBase) <= 2){
pool.signalWork();
}else if (s == m)
growQueue();
}
}
ForkJoinTak的join方法实现原理
Join方法的主要作用是阻塞当前线程并等待获取结果
public final V join() {
if (doJoin() != NORMAL)
return reportResult();
else
return getRawResult();
}
private V reportResult() {
int s; Throwable ex;
if ((s = status) == CANCELLED)
throw new CancellationException();
if (s == EXCEPTIONAL && (ex = getThrowableException()) != null)
UNSAFE.throwException(ex);
return getRawResult();
}
首先它调用了doJoin()方法，通过doJoin()方法的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：已完成（NORMAL）、被取消（CANCELLED）、信号（SIGNAL）、出现异常（EXCEPTION）。
- 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，则直接爆出CancellationException。
- 如果任务状态是抛出异常，则直接抛出对应的异常
doJoin()
private int doJoin() {
Thread t; ForkJoinWorkerThread w; int s; boolean completed;
if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread) {
if ((s = status) < 0)
return s;
if ((w = (ForkJoinWorkerThread)t).unpushTask(this)) {
try {
completed = exec();
} catch (Throwable rex) {
return setExceptionalCompletion(rex);
}
if (completed)
return setCompletion(NORMAL);
}
return w.joinTask(this);
}
else
return externalAwaitDone();
}
在doJoin()方法里，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，则从任务数组里去除任务并执行。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EXCEPTION