使用并行和并发提升 Java 函数性能

并行并发可提升 java 函数性能。通过并行执行多个任务，同时执行多个任务 thread 类别实现；并发在单个线程中交替执行任务 future 类实现。实战案例演示了百万元素数组的并行线程排序，显著提高了性能。

并行和并发提升的使用 Java 函数性能

在现代计算机架构中，多核处理器的高并发能力可以显著提高 Java 应用程序的性能。本文将介绍 Java 并行并发的概念，并通过实战案例展示如何利用它们优化函数性能。

并行

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并行是指同时执行多个任务，并发是指同时管理多个任务。在 Java 中间，可以通过 Thread 类实现并行，并将任务分配给不同的线程并行执行。例如：

// 创建一个包含 100 任务列表
List<Task> tasks = createTasks(100);

// 创建一个线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 并行执行任务
executor.invokeAll(tasks);

并发

并发是在单个线程中同时执行多个任务，通过交替执行任务，避免线程上下文切换的费用。在 Java 中，可使用 Future 类和 CompletableFuture 类实现并发，将任务包装成 Future 对象，并通过 get() 方法异步获取结果。例如:

// 创建存储计算结果的列表
List<Future<Integer>> futures = new LinkedList<>();

// 创建一个线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 并发执行任务
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    futures.add(executor.submit(() -> calculate(i)));
}

// 获取计算结果
for (Future<Integer> future : futures) {
    System.out.println(future.get());
}

实战案例

场景：一个函数需要包含一个函数 100 对万元素数组进行排序。

解决方案：使用并行线程对数组进行分区，对每个线程进行分区排序，然后合并结果。例如：

// 使用 4 个线程
int numThreads = 4;

// 创建一个线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);

// 分区数组
int partitionSize = array.length / numThreads;
int[][] partitions = new int[numThreads][partitionSize];
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
    for (int j = 0; j < partitionSize; j++) {
        partitions[i][j] = array[i * partitionSize + j];
    }
}

// 并行对每个分区进行排序
List<Future<int[]>> futures = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
    futures.add(executor.submit(() -> sortPartition(partitions[i])));
}

// 合并排序结果
int[] result = new int[array.length];
int index = 0;
for (Future<int[]> future : futures) {
    int[] sortedPartition = future.get();
    for (int number : sortedPartition) {
        result[index++] = number;
    }
}

结论：

并行并发使用，Java 程序员可以充分利用多核处理器的能力来提高函数性能。并行适用于需要同时执行多项独立任务的情况，并发适用于需要交替执行多项相关任务的情况。采用合适的并行或并发技术可以显著提高应用程序的整体性能。

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