分支/合并框架Fork/Join使用详解

分支/合并框架Fork/Join是Java 7中引入的一个并行计算框架，主要用于解决一些大规模的并行问题，本质是分治思想解决问题，可以有效地利用多核CPU提高程序的性能。

Fork/Join框架的核心就是ForkJoinPool、ForkJoinTask和RecursiveTask。

ForkJoinPool：线程池

ForkJoinPool是Fork/Join框架的核心类，它管理了一个线程池，可以创建和调度ForkJoinTask任务。通过构造函数创建ForkJoinPool对象时，可以指定线程池的大小、线程池的名称等属性。

ForkJoinTask：任务

ForkJoinTask是一个抽象类，它定义了Fork/Join任务的基本行为。用户可以继承ForkJoinTask类，实现自己的任务。ForkJoinTask有两个重要的子类：RecursiveAction和RecursiveTask。

RecursiveAction：没有返回值的任务

RecursiveAction是ForkJoinTask的子类，表示没有返回值的任务。如果需要执行一个没有返回值的任务，可以继承RecursiveAction类，并重写compute()方法。在compute()方法中，可以将任务分解成更小的任务，并将这些任务提交到ForkJoinPool中，从而实现并行计算。

RecursiveTask：有返回值的任务

RecursiveTask是ForkJoinTask的子类，表示有返回值的任务。如果需要执行一个有返回值的任务，可以继承RecursiveTask类，并重写compute()方法。在compute()方法中，可以将任务分解成更小的任务，并将这些任务提交到ForkJoinPool中。当所有任务执行完成后，使用get()方法可以获取所有子任务的结果，并将这些结果合并成一个结果。

下面是一个示例，演示如何使用Fork/Join框架对一个大数组进行并行计算求和。

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
    private static final int THRESHOLD = 10000;
    private int[] arr;
    private int start;
    private int end;

    public SumTask(int[] arr, int start, int end) {
        this.arr = arr;
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Long compute() {
        if (end - start <= THRESHOLD) {
            long sum = 0;
            for (int i = start; i < end; i++) {
                sum += arr[i];
            }
            return sum;
        } else {
            int mid = (start + end) / 2;
            SumTask left = new SumTask(arr, start, mid);
            SumTask right = new SumTask(arr, mid, end);
            left.fork();
            right.fork();
            return left.join() + right.join();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[1000000];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i + 1;
        }
        SumTask task = new SumTask(arr, 0, arr.length);
        long result = task.compute();
        System.out.println(result);
    }
}

这个示例中，我们创建了一个SumTask类，它继承了RecursiveTask类。SumTask的任务是计算一个大数组的元素之和。在compute方法中，如果待计算的数组大小小于等于阈值THRESHOLD，我们就直接计算这个数组的元素之和；否则，将这个数组分成两个子数组，分别构造两个SumTask对象进行递归计算，最后将两个子任务的计算结果加起来返回。在递归计算的过程中，我们使用了fork和join方法，将任务分裂成子任务，提交给线程池进行并行计算。

在main方法中，我们创建了一个长度为1000000的数组，并构造了一个SumTask对象对其进行计算。最终的结果会被打印输出。注意到我们没有显式地创建线程池，而是使用了ForkJoinPool的默认线程池，它会根据CPU核心数自动创建适当数量的线程，这样可以充分利用多核CPU的性能。