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    Fork/Join框架(四)异步运行任务

    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

    异步运行任务

    当你在ForkJoinPool中执行ForkJoinTask时,你可以使用同步或异步方式来实现。当你使用同步方式时,提交任务给池的方法直到提交的任务完成它的执行,才会返回结果。当你使用异步方式时,提交任务给执行者的方法将立即返回,所以这个任务可以继续执行。

    你应该意识到这两个方法有很大的区别,当你使用同步方法,调用这些方法(比如:invokeAll()方法)的任务将被阻塞,直到提交给池的任务完成它的执行。这允许ForkJoinPool类使用work-stealing算法,分配一个新的任务给正在执行睡眠任务的工作线程。反之,当你使用异步方法(比如:fork()方法),这个任务将继续它的执行,所以ForkJoinPool类不能使用work-stealing算法来提高应用程序的性能。在这种情况下,只有当你调用join()或get()方法来等待任务的完成时,ForkJoinPool才能使用work-stealing算法。

    在这个指南中,你将学习如何使用ForkJoinPool和ForkJoinTask类提供的异步方法来管理任务。你将实现一个程序,在一个文件夹及其子文件夹内查找确定扩展名的文件。你将实现ForkJoinTask类来处理文件夹的内容。对于文件夹里的每个子文件夹,它将以异步的方式提交一个新的任务给ForkJoinPool类。对于文件夹里的每个文件,任务将检查文件的扩展名,如果它被处理,并把它添加到结果列表。

    如何做…

    按以下步骤来实现这个例子:

    1.创建FolderProcessor类,指定它继承RecursiveTask类,并参数化为List<String>类型。

    
    public class FolderProcessor extends RecursiveTask<List<String>> {
    
    

    2.声明这个类的序列号版本UID。这个元素是必需的,因为RecursiveTask类的父类,ForkJoinTask类实现了Serializable接口。

    
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    

    3.声明一个私有的、String类型的属性path。这个属性将存储任务将要处理的文件夹的全路径。

    
    private String path;
    
    

    4.声明一个私有的、String类型的属性extension。这个属性将存储任务将要查找的文件的扩展名。

    
    private String extension;
    
    

    5.实现这个类的构造器,初始化它的属性。

    
    public FolderProcessor (String path, String extension) {
    this.path=path;
    this.extension=extension;
    }
    
    

    6.实现compute()方法。正如你用List<String>类型参数化RecursiveTask类,这个方法将返回这个类型的一个对象。

    
    @Override
    protected List<String> compute() {
    
    

    7.声明一个String对象的数列,用来保存存储在文件夹中的文件。

    
    List<String> list=new ArrayList<>();
    
    

    8.声明一个FolderProcessor任务的数列,用来保存将要处理存储在文件夹内的子文件夹的子任务。

    
    List<FolderProcessor> tasks=new ArrayList<>();
    
    

    9.获取文件夹的内容。

    
    File file=new File(path);
    File content[] = file.listFiles();
    
    

    10.对于文件夹里的每个元素,如果是子文件夹,则创建一个新的FolderProcessor对象,并使用fork()方法异步地执行它。

    
    if (content != null) {
    for (int i = 0; i < content.length; i++) {
    if (content[i].isDirectory()) {
    FolderProcessor task=new FolderProcessor(content[i].
    getAbsolutePath(), extension);
    task.fork();
    tasks.add(task);
    
    

    11.否则,使用checkFile()方法比较这个文件的扩展名和你想要查找的扩展名,如果它们相等,在前面声明的字符串数列中存储这个文件的全路径。

    
    } else {
    if (checkFile(content[i].getName())){
    list.add(content[i].getAbsolutePath());
    }
    }
    }
    
    

    12.如果FolderProcessor子任务的数列超过50个元素,写入一条信息到控制台表明这种情况。

    
    if (tasks.size()>50) {
    System.out.printf("%s: %d tasks ran.\n",file.
    getAbsolutePath(),tasks.size());
    }
    
    

    13.调用辅助方法addResultsFromTask(),将由这个任务发起的子任务返回的结果添加到文件数列中。传入参数:字符串数列和FolderProcessor子任务数列。

    
    addResultsFromTasks(list,tasks);
    
    

    14.返回字符串数列。

    
    return list;
    
    

    15.实现addResultsFromTasks()方法。对于保存在tasks数列中的每个任务,调用join()方法,这将等待任务执行的完成,并且返回任务的结果。使用addAll()方法将这个结果添加到字符串数列。

    
    private void addResultsFromTasks(List<String> list,
    List<FolderProcessor> tasks) {
    for (FolderProcessor item: tasks) {
    list.addAll(item.join());
    }
    }
    
    

    16.实现checkFile()方法。这个方法将比较传入参数的文件名的结束扩展是否是你想要查找的。如果是,这个方法返回true,否则,返回false。

    
    private boolean checkFile(String name) {
    return name.endsWith(extension);
    }
    
    

    17.实现这个例子的主类,通过创建Main类,并实现main()方法。

    
    public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    
    

    18.使用默认构造器创建ForkJoinPool。

    
    ForkJoinPool pool=new ForkJoinPool();
    
    

    19.创建3个FolderProcessor任务。用不同的文件夹路径初始化每个任务。

    
    FolderProcessor system=new FolderProcessor("C:\\Windows",
    "log");
    FolderProcessor apps=new
    FolderProcessor("C:\\Program Files","log");
    FolderProcessor documents=new FolderProcessor("C:\\Documents
    And Settings","log");
    
    

    20.在池中使用execute()方法执行这3个任务。

    
    pool.execute(system);
    pool.execute(apps);
    pool.execute(documents);
    
    

    21.将关于池每秒的状态信息写入到控制台,直到这3个任务完成它们的执行。

    
    do {
    System.out.printf("******************************************\n");
    System.out.printf("Main: Parallelism: %d\n",pool.
    getParallelism());
    System.out.printf("Main: Active Threads: %d\n",pool.
    getActiveThreadCount());
    System.out.printf("Main: Task Count: %d\n",pool.
    getQueuedTaskCount());
    System.out.printf("Main: Steal Count: %d\n",pool.
    getStealCount());
    System.out.printf("*****************************************
    *\n");
    try {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    } while((!system.isDone())||(!apps.isDone())||(!documents.
    isDone()));
    
    

    22.使用shutdown()方法关闭ForkJoinPool。

    
    pool.shutdown();
    
    

    23.将每个任务产生的结果数量写入到控制台。

    
    List<String> results;
    results=system.join();
    System.out.printf("System: %d files found.\n",results.size());
    results=apps.join();
    System.out.printf("Apps: %d files found.\n",results.size());
    results=documents.join();
    System.out.printf("Documents: %d files found.\n",results.
    size());
    
    

    它是如何工作的…

    以下截图显示了这个例子执行的一部分:

    3

    这个例子的关键是FolderProcessor类。每个任务处理文件夹的内容。如你所知,这个内容有以下两种元素:

    • 文件
    • 其他文件夹

    如果任务找到一个文件夹,它创建另一个Task对象来处理这个文件夹,并使用fork()方法把它(Task对象)提交给池。这个方法提交给池的任务将被执行,如果池中有空闲的工作线程或池可以创建一个新的工作线程。这个方法会立即返回,所以这个任务可以继续处理文件夹的内容。对于每个文件,任务将它的扩展与所想要查找的(扩展)进行比较,如果它们相等,将文件名添加到结果数列。

    一旦这个任务处理完指定文件夹的所有内容,它将使用join()方法等待已提交到池的所有任务的结束。这个方法在一个任务等待其执行结束时调用,并返回compute()方法返回的值。这个任务将它自己发送的所有任务的结果和它自己的结果分组,并返回作为compute()方法的一个返回值的数组。

    ForkJoinPool类同时允许任务的执行以异步的方式。你已经使用execute()方法,提交3个初始任务给池。在Main类中,你也使用shutdown()方法结束池,并打印关于正在池中运行任务的状态和变化的信息。ForkJoinPool类包含更多方法,可用于这个目的(异步执行任务)。参见监控一个Fork/Join池指南,看这些方法完整的列表。

    不止这些…

    在这个示例中,你已经使用了join()方法来等待任务的结束,并获得它们的结果。对于这个目的,你也可以使用get()方法的两个版本之一:

    • get():这个版本的get()方法,如果ForkJoinTask已经结束它的执行,则返回compute()方法的返回值,否则,等待直到它完成。
    • get(long timeout, TimeUnit unit):这个版本的get()方法,如果任务的结果不可用,则在指定的时间内等待它。如果超时并且任务的结果仍不可用,这个方法返回null值。TimeUnit类是一个枚举类,包含以下常量:DAYS,HOURS,MICROSECONDS, MILLISECONDS,MINUTES, NANOSECONDS 和 SECONDS。

    get()和join()有两个主要的区别:

    • join()方法不能被中断。如果你中断调用join()方法的线程,这个方法将抛出InterruptedException异常。
    • 如果任务抛出任何未受检异常,get()方法将返回一个ExecutionException异常,而join()方法将返回一个RuntimeException异常。

    参见

    • 在第5章,Fork/Join框架中的创建一个Fork/Join池指南
    • 在第8章,测试并发应用程序中的监控一个Fork/Join池指南

    原创文章,转载请注明: 转载自并发编程网 – www.gofansmi6.com本文链接地址: Fork/Join框架(四)异步运行任务


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    • 评论 (2)
      • Spc_cpX
      • 2016/11/19 9:43上午

      作者你好,我想请教一个问题。
      “当你使用同步方法,调用这些方法(比如:invokeAll()方法)的任务将被阻塞,直到提交给池的任务完成它的执行。这允许ForkJoinPool类使用work-stealing算法,分配一个新的任务给正在执行睡眠任务的工作线程。反之,当你使用异步方法(比如:fork()方法),这个任务将继续它的执行,所以ForkJoinPool类不能使用work-stealing算法来提高应用程序的性能。在这种情况下,只有当你调用join()或get()方法来等待任务的完成时,ForkJoinPool才能使用work-stealing算法?!闭舛位笆鞘裁匆馑寄??我在书上也看到过这段话,我的理解是:
      1.同步时(ForkJoinTask实现中使用invokeAll()时)任务被挂起,所以此时Fork/Join线程池中就有了“在执行休眠任务的工作者线程(WorkerThread)”,所以可以采用工作窃取算法来分配一个新的任务给这个线程以重复利用之?
      2.异步时(ForkJoinTask实现中使用fork()时)任务继续执行,也就是说Fork/Join线程池里没有可重复利用的线程。
      3.异步时(ForkJoinTask实现中使用fork()时)如果调用了join或者get方法来等待子任务结束,由于这两个方法是阻塞的,所以此时Fork/Join线程池中就有了“在执行休眠任务的工作者线程(WorkerThread)”,所以可以采用工作窃取算法。
      4.即便是在采用了fork方法时,仍然有机会使得ForkJoinPool类采用工作窃取算法来提升应用程序性能,那就是使用join方法或者get方法来等待任务结束获取任务执行结果,当然,有返回值的时候。
      上面这几点理解对吗??
      其中绝大部分经过我的测试暂时是正确的,但是有一种情况不对,在不需要返回值的时候,并且在RecursiveAction中使用fork方法,仍然有机会使用工作窃取算法。
      烦请不吝指教,非常感谢!

      • yingtju
      • 2018/02/28 6:12下午

      应该是“join()方法不能被中断。如果你中断调用get()方法的线程,这个方法将抛出InterruptedException异常?!卑?/p>

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