Java8新特性之Fork/Join 框架和Optional 类实例介绍

一，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.

实现原理图：

1，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.

2，并行流与串行流

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。

Fork/Join 框架代码实现示例：

需求，给定开始值和结束值，进行累加计算

package com.atguigu.java8;

import java.util.concurrent.RecursiveTask;

public class ForkJoinCalculate extends RecursiveTask{

	/**
	 * 
	 */
	private static final long serialVersionUID = 13475679780L;
	
	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();
		}
		
	}

}

package com.atguigu.java8;

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 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
	}

}

二，Optional 类

Optional 类(java.util.Optional) 是一个容器类，代表一个值存在或不存在， 原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。

常用方法：

Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例

Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例

Optional.ofNullable(T t):若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例

isPresent() : 判断是否包含值

orElse(T t) : 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t

orElseGet(Supplier s) :如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值

map(Function f): 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()

flatMap(Function mapper):与 map 类似，要求返回值必须是Optional

方法使用代码示例：

package com.atguigu.java8;

import java.util.Optional;

import org.junit.Test;

/*
 * 一、Optional 容器类：用于尽量避免空指针异常
 * 	Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例
 * 	Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
 * 	Optional.ofNullable(T t):若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例
 * 	isPresent() : 判断是否包含值
 * 	orElse(T t) :  如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t
 * 	orElseGet(Supplier s) :如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值
 * 	map(Function f): 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()
 * 	flatMap(Function mapper):与 map 类似，要求返回值必须是Optional
 */
public class TestOptional {
	
	@Test
	public void test4(){
		Optional op = Optional.of(new Employee(101, "张三", 18, 9999.99));
		
		Optional op2 = op.map(Employee::getName);
		System.out.println(op2.get());
		
		Optional op3 = op.flatMap((e) -> Optional.of(e.getName()));
		System.out.println(op3.get());
	}
	
	@Test
	public void test3(){
		Optional op = Optional.ofNullable(new Employee());
		
		if(op.isPresent()){
			System.out.println(op.get());
		}
		
		Employee emp = op.orElse(new Employee("张三"));
		System.out.println(emp);
		
		Employee emp2 = op.orElseGet(() -> new Employee());
		System.out.println(emp2);
	}
	
	@Test
	public void test2(){
		/*Optional op = Optional.ofNullable(null);
		System.out.println(op.get());*/
		
//		Optional op = Optional.empty();
//		System.out.println(op.get());
	}

	@Test
	public void test1(){
		Optional op = Optional.of(new Employee());
		Employee emp = op.get();
		System.out.println(emp);
	}
	
	@Test
	public void test5(){
		Man man = new Man();
		
		String name = getGodnessName(man);
		System.out.println(name);
	}
	
	//需求：获取一个男人心中女神的名字
	public String getGodnessName(Man man){
		if(man != null){
			Godness g = man.getGod();
			
			if(g != null){
				return g.getName();
			}
		}
		
		return "苍老师";
	}
	
	//运用 Optional 的实体类
	@Test
	public void test6(){
		Optional godness = Optional.ofNullable(new Godness("林志玲"));
		
		Optional op = Optional.ofNullable(new NewMan(godness));
		String name = getGodnessName2(op);
		System.out.println(name);
	}
	
	public String getGodnessName2(Optional man){
		return man.orElse(new NewMan())
				  .getGodness()
				  .orElse(new Godness("苍老师"))
				  .getName();
	}
}