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面试题:Java中Fork/Join框架的基本使用

请简述在Java中如何使用Fork/Join框架来并行计算数组元素的总和。请给出关键代码示例并解释其中涉及的主要类和方法。
46.6万 热度难度
编程语言Java

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. 关键类和方法
    • ForkJoinPool:这是Fork/Join框架的核心类,它管理工作线程,并提供了执行ForkJoinTask的方法。
    • RecursiveTask:用于有返回值的任务。在计算数组总和场景中,我们继承这个类来实现具体的任务逻辑。其核心方法是compute,在这个方法中我们定义任务的拆分和执行逻辑。
  2. 关键代码示例
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ArraySumCalculator extends RecursiveTask<Long> {
    private static final int THRESHOLD = 1000;
    private final long[] array;
    private final int start;
    private final int end;

    public ArraySumCalculator(long[] array, int start, int end) {
        this.array = array;
        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 += array[i];
            }
            return sum;
        } else {
            int mid = (start + end) / 2;
            ArraySumCalculator leftTask = new ArraySumCalculator(array, start, mid);
            ArraySumCalculator rightTask = new ArraySumCalculator(array, mid, end);

            leftTask.fork();
            long rightResult = rightTask.compute();
            long leftResult = leftTask.join();

            return leftResult + rightResult;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        long[] array = new long[10000];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            array[i] = i + 1;
        }

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ArraySumCalculator task = new ArraySumCalculator(array, 0, array.length);
        long sum = forkJoinPool.invoke(task);
        System.out.println("数组总和为: " + sum);
    }
}

在上述代码中:

  • ArraySumCalculator类继承自RecursiveTask<Long>Long表示任务返回值类型为long
  • THRESHOLD定义了任务拆分的阈值,当数组片段长度小于等于该阈值时,直接计算总和。
  • compute方法中,首先判断任务是否需要拆分。如果不需要拆分,直接计算数组片段的总和;如果需要拆分,将任务拆分成两个子任务,分别计算左右部分的总和,最后合并结果。
  • main方法中,创建了一个ForkJoinPool实例,并提交ArraySumCalculator任务,最后获取并输出计算结果。