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Oracle官方教程之Fork/Join

原文链接译文链接,译者:Zach,校对:郑旭东

fork/join框架是ExecutorService接口的一种具体实现,目的是为了帮助你更好地利用多处理器带来的好处。它是为那些能够被递归地拆解成子任务的工作类型量身设计的。其目的在于能够使用所有可用的运算能力来提升你的应用的性能。
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定制并发类(七)实现ThreadFactory接口生成自定义的线程给Fork/Join框架

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第七章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉

实现ThreadFactory接口生成自定义的线程给Fork/Join框架

Fork/Join框架是Java7中最有趣的特征之一。它是Executor和ExecutorService接口的一个实现,允许你执行Callable和Runnable任务而不用管理这些执行线程。

这个执行者面向执行能被拆分成更小部分的任务。主要组件如下:

  • 一个特殊任务,实现ForkJoinTask类
  • 两种操作,将任务划分成子任务的fork操作和等待这些子任务结束的join操作
  • 一个算法,优化池中线程的使用的work-stealing算法。当一个任务正在等待它的子任务(结束)时,它的执行线程将执行其他任务(等待执行的任务)。

ForkJoinPool类是Fork/Join的主要类。在它的内部实现,有如下两种元素:

  • 一个存储等待执行任务的列队。
  • 一个执行任务的线程池

在这个指南中,你将学习如何实现一个在ForkJoinPool类中使用的自定义的工作者线程,及如何使用一个工厂来使用它。
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Java Fork Join 框架(四)性能

原文 http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf   作者:Doug Lea   译者:萧欢

4性能

如今,随着编译器与Java虚拟机性能的不断提升,性能测试结果也仅仅只能适用一时。但是,本节中所提到的测试结果数据却能揭示Fork/join框架的基本特性。

下面表格中简单介绍了在下文将会用到的一组fork/join测试程序。这些程序是从util.concurrent包里的示例代码改编而来,用来展示fork/join框架在解决不同类型的问题模型时所表现的差异,同时得到该框架在一些常见的并行测试程序上的测试结果。

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Fork/Join框架(二)创建一个Fork/Join池

声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第五章,作者: Javier Fernández González     译者:许巧辉 校对:方腾飞

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: 阅读全文

Java Fork Join 框架(三)实现

原文 http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

作者:Doug Lea  译者Alex  校对:方腾飞

这个框架是由大约800行纯Java代码组成,主要的类是FJTaskRunner,它是java.lang.Thread的子类。FJTasks 自己仅仅维持一个关于结束状态的布尔值,所有其他的操作都是通过当前的工作线程来代理完成的。JFTaskRunnerGroup类用于创建工作线程,维护一些共享的状态(例如:所有工作线程的标示符,在偷取操作时需要),同时还要协调启动和关闭。

更多实现的细节文档可以在util.concurrent并发包中查看。这一节只着重讨论两类问题以及在实现这个框架的时候所形成的一些解决方案:支持高效的双端列表操作(push, pop 和 take), 并且当工作线程在尝试获取新的任务时维持偷取的协议。 阅读全文

Java Fork Join框架 (三) 设计

原文 http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

作者:Doug Lea
译者:Alex

Fork/Join程序可以在任何支持以下特性的框架之上运行:框架能够让构建的子任务并行执行,并且拥有一种等待子任务运行结束的机制。然而,java.lang.Thread类(同时也包括POSIX pthreads, 这些也是Java线程所基于的基础)对Fork/Join程序来说并不是最优的选择:

  • Fork/Join 任务对同步和管理有简单的和常规的需求。相对于常规的线程来说,fork/join任务所展示的计算布局将会带来更加灵活的调度策略。例如,fork/join任务除了等待子任务外,其他情况下是不需要阻塞的。因此传统的用于跟踪记录阻塞线程的代价在这种情况下实际上是一种浪费。
  • 对于一个合理的基础任务粒度来说,构建和管理一个线程的代价甚至可以比任务执行本身所花费的代价更大。尽管粒度是应该随着应用程序在不同特定平台上运行而做出相应调整的。但是超过线程开销的极端粗粒度会限制并行的发挥。

简而言之,Java标准的线程框架对fork/join程序而言太笨重了。但是既然线程构成了很多其他的并发和并行编程的基础,完全消除这种代价或者为了这种方式而调整线程调度是不可能(或者说不切实际的)。

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Java Fork Join框架 (二) 简介

原文 http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

作者:Doug Lea
译者:Alex

Fork/Join并行方式是获取良好的并行计算性能的一种最简单同时也是最有效的设计技术。Fork/Join并行算法是我们所熟悉的分治算法的并行版本,典型的用法如下:

Result solve(Problem problem) {
	if (problem is small) 
		directly solve problem
		else {
			split problem into independent parts
			fork new subtasks to solve each part
			join all subtasks
			compose result from subresults
		}
}

Fork操作将会启动一个新的并行fork/join子任务。Join操作会一直等待直到所有的子任务都结束。Fork/Join算法,如同其他分治算法一样,总是会递归的、反复的划分子任务,直到这些子任务可以用足够简单的、短小的顺序方法来执行。

一些相关的编程技术和实例在Java并发编程——设计原则与模式 第二版 [7] 4.4章节中已经讨论过。这篇论文将讨论FJTask的设计(第2节)、实现(第3节)以及性能(第4节),它是一个支持并行编程方式的Java框架。FJTask 作为util.concurrent软件包的一部分,目前可以在http://gee.cs.oswego.edu.获取到。

Java Fork Join 框架

原文地址 作者:Doug Lea  译者:Alex

1. 摘要
2. 简介
3. 设计
4. 实现
5. 性能
6. 结论
7. 致谢
8. 参考文献

Java Fork Join框架 (一) 摘要

原文 http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

作者:Doug Lea  译者:Alex  校对:方腾飞

这篇论文描述了Fork/Join框架的设计、实现以及性能,这个框架通过(递归的)把问题划分为子任务,然后并行的执行这些子任务,等所有的子任务都结束的时候,再合并最终结果的这种方式来支持并行计算编程。总体的设计参考了为Cilk(校注1:英特尔Cilk 语言)设计的work-stealing框架。就设计层面来说主要是围绕如何高效的去构建和管理任务队列以及工作线程来展开的。性能测试的数据显示良好的并行计算程序将会提升大部分应用,同时也暗示了一些潜在的可以提升的空间。

校注1:Cilk是英特尔Cilk 语言。英特尔C++ 编辑器的新功能 Cilk 语言扩展技术,为 C/C++ 语言增加了细粒度任务支持,使其为新的和现有的软件增加并行性来充分发掘多处理器能力变得更加容易。

 

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