Fork/Join框架實現原理

haifeng0730發表於2015-12-16
框架

ForkJoinPool由ForkJoinTask陣列和ForkJoinWorkerThread陣列組成，ForkJoinTask陣列負責存放程式提交給ForkJoinPool的任務，而ForkJoinWorkerThread陣列負責執行這些任務。

ForkJoinTask的fork方法實現原理。當我們呼叫ForkJoinTask的fork方法時，程式會呼叫ForkJoinWorkerThread的pushTask方法非同步的執行這個任務，然後立即返回結果。程式碼如下：

public final ForkJoinTask fork() {
    ((ForkJoinWorkerThread) Thread.currentThread()).pushTask(this);
    return this;
}

pushTask方法把當前任務存放在ForkJoinTask 陣列queue裡。然後再呼叫ForkJoinPool的signalWork()方法喚醒或建立一個工作執行緒來執行任務。程式碼如下：

final void pushTask(ForkJoinTask t) {
        ForkJoinTask[] q; int s, m;
        if ((q = queue) != null) {    // ignore if queue removed
            long u = (((s = queueTop) & (m = q.length - 1)) << ASHIFT) + ABASE;
            UNSAFE.putOrderedObject(q, u, t);
            queueTop = s + 1;         // or use putOrderedInt
            if ((s -= queueBase) <= 2)
                pool.signalWork();
    else if (s == m)
                growQueue();
        }
    }

ForkJoinTask的join方法實現原理。Join方法的主要作用是阻塞當前執行緒並等待獲取結果。讓我們一起看看ForkJoinTask的join方法的實現，程式碼如下：

public final V join() {
        if (doJoin() != NORMAL)
            return reportResult();
        else
            return getRawResult();
}
private V reportResult() {
        int s; Throwable ex;
        if ((s = status) == CANCELLED)
            throw new CancellationException();
if (s == EXCEPTIONAL && (ex = getThrowableException()) != null)
            UNSAFE.throwException(ex);
        return getRawResult();
}

首先，它呼叫了doJoin()方法，通過doJoin()方法得到當前任務的狀態來判斷返回什麼結果，任務狀態有四種：已完成（NORMAL），被取消（CANCELLED），訊號（SIGNAL）和出現異常（EXCEPTIONAL）。

如果任務狀態是已完成，則直接返回任務結果。
如果任務狀態是被取消，則直接丟擲CancellationException。
如果任務狀態是丟擲異常，則直接丟擲對應的異常。
讓我們再來分析下doJoin()方法的實現程式碼：

private int doJoin() {
        Thread t; ForkJoinWorkerThread w; int s; boolean completed;
        if ((t = Thread.currentThread()) instanceof ForkJoinWorkerThread) {
            if ((s = status) < 0)
 return s;
            if ((w = (ForkJoinWorkerThread)t).unpushTask(this)) {
                try {
                    completed = exec();
                } catch (Throwable rex) {
                    return setExceptionalCompletion(rex);
                }
                if (completed)
                    return setCompletion(NORMAL);
            }
            return w.joinTask(this);
        }
        else
            return externalAwaitDone();
    }

在doJoin()方法裡，首先通過檢視任務的狀態，看任務是否已經執行完了，如果執行完了，則直接返回任務狀態，如果沒有執行完，則從任務陣列裡取出任務並執行。如果任務順利執行完成了，則設定任務狀態為NORMAL，如果出現異常，則紀錄異常，並將任務狀態設定為EXCEPTIONAL。

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