Java并发编程：深入Fork/Join与线程工具类详解

本章节深入探讨了Java并发编程中的高级工具类，特别是Fork/Join框架及其在处理大规模并行计算任务中的应用。Fork/Join框架基于分而治之的设计原则，将复杂的任务分解为多个子任务，以便多个线程同时执行。该框架的核心是`ForkJoinTask`抽象类，提供了`RecursiveTask`（有返回值）和`RecursiveAction`（无返回值）两种子类，开发者需根据任务特性选择合适的基础类型，并实现`compute()`方法来定义任务的具体逻辑。 1. **分而治之与工作密取**： - Fork/Join框架利用分治策略，将大任务划分为小任务，每个小任务由单独线程执行。通过工作密取（work stealing）机制，当某个线程执行速度快于其他线程时，会从任务队列中“借”出较慢线程的任务来执行，确保所有任务能在最后一起完成。 2. **使用标准范式**： - 开发者需要继承`ForkJoinTask`或其子类，如`RecursiveTask`或`RecursiveAction`，并在`compute()`方法中实现具体计算逻辑。例如，为了将10000个数相加，会创建一个`SumArray1.MakeArray`类，将数组划分为多个子数组，每个子任务负责1000个数的加和。 3. **Fork/Join的同步与异步用法**： - 同步用法展示了如何使用Fork/Join框架进行有返回值任务的处理，如计算数组总和。异步用法则适用于无需返回结果的任务，但可能涉及更复杂的状态管理和通信机制。 此外，章节还介绍了其他并发工具类，如`CountDownLatch`（计数信号量，用于同步多线程操作），`CyclicBarrier`（循环屏障，用于同步一组线程在某个点暂停直到所有线程都到达），`Semaphore`（信号量，控制线程访问共享资源的数量），以及`Exchanger`（交换器，用于线程间数据交换）。这些工具在实际并发编程中各具特色，能帮助解决不同场景下的同步和协调问题，提高程序的效率和可维护性。