《java.util.concurrent 包源码阅读》24 Fork/Join框架之Work-Stealing

仔细看了Doug Lea的那篇文章：A Java Fork/Join Framework 中关于Work-Stealing的部分，下面列出该算法的要点（基本是原文的翻译）：

1. 每个Worker线程都维护一个任务队列，即ForkJoinWorkerThread中的任务队列。

2. 任务队列是双向队列，这样可以同时实现LIFO和FIFO。

3. 子任务会被加入到原先任务所在Worker线程的任务队列。

4. Worker线程用LIFO的方法取出任务，也就后进队列的任务先取出来（子任务总是后加入队列，但是需要先执行）。

5. Worker线程的任务队列为空，会随机从其他的线程的任务队列中拿走一个任务执行（所谓偷任务：steal work，FIFO的方式）。

6. 如果一个Worker线程遇到了join操作，而这时候正在处理其他任务，会等到这个任务结束。否则直接返回。

7. 如果一个Worker线程偷任务失败，它会用yield或者sleep之类的方法休息一会儿，再尝试偷任务（如果所有线程都是空闲状态，即没有任务运行，那么该线程也会进入阻塞状态等待新任务的到来）。

那么重新回到ForkJoinPool的scan方法

    private boolean scan(ForkJoinWorkerThread w, int a) {
        // scanGuard是32位的整数，用于worker线程数组的索引
        // 第16位称为SG_UNIT，为1表示锁住
        // 0到15位是mask
        int g = scanGuard;
        // parallelism表示并发数，一般指CPU可以同时运行的线程数
        // 默认值是Runtime类的availableProcessors方法返回值，表示
        // 处理器的数量
        // a是活跃的Worker线程的数量，parallelism是大于0的，因此
        // 条件parallelism == 1 - a满足意味着parallelism为1而a为0
        // 而加上blockedCount为0（意味着没有线程因为join被阻塞），
        // 两个条件同时满足也就意味既没有任何线程在运行，那么也就
        // 意味着没有任务存在于worker线程，所以m=0也就是没法偷任务
        // SMASK=0xffff，g & SMASK返回的值scanGuard的0到15位的数值
        int m = (parallelism == 1 - a && blockedCount == 0) ? 0 : g & SMASK;
        ForkJoinWorkerThread[] ws = workers;
        if (ws == null || ws.length <= m) 
            return false;

        // 
        for (int r = w.seed, k = r, j = -(m + m); j <= m + m; ++j) {
            ForkJoinTask<?> t; ForkJoinTask<?>[] q; int b, i;
            // 从线程队列中随机获取一个worker线程
            ForkJoinWorkerThread v = ws[k & m];
            // 判断Worker线程是否存在以及该线程的任务队列是否有任务
            if (v != null && (b = v.queueBase) != v.queueTop &&
                (q = v.queue) != null && (i = (q.length - 1) & b) >= 0) {
                // 从队列中偷走一个任务
                long u = (i << ASHIFT) + ABASE;
                if ((t = q[i]) != null && v.queueBase == b &&
                    UNSAFE.compareAndSwapObject(q, u, t, null)) {
                    int d = (v.queueBase = b + 1) - v.queueTop;
                    v.stealHint = w.poolIndex;
                    // d是偷走一个任务后任务队列的长度
                    if (d != 0)
                        signalWork();
                    w.execTask(t);
                }
                r ^= r << 13; r ^= r >>> 17; w.seed = r ^ (r << 5);
                // false表示扫描到了任务
                return false;
            }
            else if (j < 0) {                     // 异或移位，更新k
                r ^= r << 13; r ^= r >>> 17; k = r ^= r << 5;
            }
            else
                ++k;
        }

        // 如果扫描不到任务，但是scanGuard被更新了，说明有任务的变化
        if (scanGuard != g)
            return false;
        else {
            // 从线程池的任务队列中取出任务来执行
            ForkJoinTask<?> t; ForkJoinTask<?>[] q; int b, i;
            if ((b = queueBase) != queueTop &&
                (q = submissionQueue) != null &&
                (i = (q.length - 1) & b) >= 0) {
                long u = (i << ASHIFT) + ABASE;
                if ((t = q[i]) != null && queueBase == b &&
                    UNSAFE.compareAndSwapObject(q, u, t, null)) {
                    queueBase = b + 1;
                    w.execTask(t);
                }
                return false;
            }
            return true;
        }
    }

scan方法的作用就是从其他线程的任务队列中偷任务。