Java 8 并行流与串行流

一、简介

并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。

Java 8 中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。 Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与 sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。

二、了解 Fork/Join 框架

Fork/Join 框架： 就是在必要的情况下，将一个大任务，进行拆分(fork)成若干个小任务（拆到不可再拆时），再将一个个的小任务运算的结果进行 join 汇总。

三、Fork/Join 框架与传统线程池的区别

采用 “工作窃取”模式（ work-stealing）：当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队列中。

相对于一般的线程池实现，fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务的处理方式上。在一般的线程池中，如果一个线程正在执行的任务由于某些原因无法继续运行，那么该线程会处于等待状态。而在fork/join框架实现中，如果某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行。那么处理该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行。这种方式减少了线程的等待时间，提高了性能。

四、示例

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.concurrent.ForkJoinTask;
import java.util.stream.LongStream;

import org.junit.Test;

public class TestForkJoin {

    @Test
    public void test1() {
        long start = System.currentTimeMillis();

        ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinCalculate(0L, 10000000000L);

        long sum = pool.invoke(task);
        System.out.println(sum);

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗费的时间为: " + (end - start)); //112-1953-1988-2654-2647-20663-113808
    }

    @Test
    public void test2() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        long sum = 0L;

        for (long i = 0L; i <= 10000000000L; i++) {
            sum += i;
        }
        System.out.println(sum);

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗费的时间为: " + (end - start)); //34-3174-3132-4227-4223-31583
    }

    @Test
    public void test3() {
        long start = System.currentTimeMillis();

        Long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10000000000L)
                .parallel()
                .sum();
        System.out.println(sum);
        
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗费的时间为: " + (end - start)); //2061-2053-2086-18926
    }
}

ForkJoinCalculate

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinCalculate extends RecursiveTask<Long> {
    private long start;
    private long end;

    private static final long THRESHOLD = 10000L; //临界值

    public ForkJoinCalculate(long start, long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    @Override
    protected Long compute() {
        long length = end - start;

        if (length <= THRESHOLD) {
            long sum = 0;

            for (long i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }

            return sum;
        } else {
            long middle = (start + end) / 2;

            ForkJoinCalculate left = new ForkJoinCalculate(start, middle);
            left.fork(); //拆分，并将该子任务压入线程队列

            ForkJoinCalculate right = new ForkJoinCalculate(middle + 1, end);
            right.fork();

            return left.join() + right.join();
        }
    }
}