java并行for循环

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mob649e81540090 2023-10-21 05:24:39 ©著作权

文章标签 for循环子任务 java 文章分类 Java 后端开发

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并行for循环

并行for循环是一种在多个线程上同时执行for循环体的方法。通过并行化for循环，可以提高计算密集型任务的执行效率，加快程序的运行速度。

在Java中，实现并行for循环最常用的方式是使用并发库中的Executor框架。Executor框架提供了一种简单且可扩展的方式来管理线程的执行。

下面我们将介绍如何使用Executor框架实现并行for循环，并给出一个代码示例。

准备工作

在开始之前，我们需要先导入java.util.concurrent包中的相关类，以便使用Executor框架中的功能。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

并行for循环的实现

要实现并行for循环，我们需要按照以下步骤进行操作：

创建一个ExecutorService对象，用于管理线程的执行。
将任务分解为更小的子任务，并创建一个实现了Runnable接口的任务类。
将子任务提交给ExecutorService对象，让其执行子任务。
关闭ExecutorService对象，以释放资源。

下面是一个具体的代码示例，该示例计算1到10的平方和，并使用并行for循环加快计算速度。

public class ParallelForLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        int numThreads = 4; // 定义线程数量

        // 创建一个FixedThreadPool，用于管理线程的执行
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);

        // 创建一个数组，用于保存每个子任务的计算结果
        int[] results = new int[numThreads];

        // 分解任务，并提交给ExecutorService对象执行
        for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
            int startIndex = i * (numbers.length / numThreads);
            int endIndex = (i + 1) * (numbers.length / numThreads);

            // 创建一个实现了Runnable接口的任务类，并将其提交给ExecutorService对象
            executor.submit(new CalculateSumTask(numbers, startIndex, endIndex, results, i));
        }

        // 关闭ExecutorService对象
        executor.shutdown();

        // 等待所有子任务执行完毕
        while (!executor.isTerminated()) {
            Thread.yield();
        }

        // 计算总和
        int sum = 0;
        for (int result : results) {
            sum += result;
        }

        System.out.println("Sum: " + sum);
    }

    // 实现Runnable接口的任务类
    static class CalculateSumTask implements Runnable {
        private int[] numbers;
        private int startIndex;
        private int endIndex;
        private int[] results;
        private int threadIndex;

        public CalculateSumTask(int[] numbers, int startIndex, int endIndex, int[] results, int threadIndex) {
            this.numbers = numbers;
            this.startIndex = startIndex;
            this.endIndex = endIndex;
            this.results = results;
            this.threadIndex = threadIndex;
        }

        @Override
        public void run() {
            int sum = 0;
            for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
                sum += numbers[i] * numbers[i];
            }
            results[threadIndex] = sum;
        }
    }
}

流程图

下图是并行for循环的流程图：

flowchart TD
    A[开始] --> B[创建ExecutorService对象]
    B --> C[分解任务]
    C --> D[创建Runnable任务]
    D --> E[提交给ExecutorService对象]
    E --> F[关闭ExecutorService对象]
    F --> G[等待所有子任务执行完毕]
    G --> H[计算总和]
    H --> I[输出结果]
    I --> J[结束]