並行計算

時間 2019-11-18

標籤並行計算简体版

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a worldwide shortage of people experienced in parallel computing
全世界程序員最大短處就是缺少並行計算經驗

當CPU進入雙核多核，軟件架構進入分佈式計算雲計算時代後，他們的共同點並行計算已經成爲一個新的熱點。

前段時間Ruby On Rails JRuby Grails等新式語言有些熱門，可是並行計算倒是它們的殺手，新的並行計算DSL(Domain-specific language)語言 Scala Clojure 以及Erlang在這幾個月已經成爲新的明星。

Scala是一個兼容JVM的並行語言，後臺有IBM等大公司支持，而Erlang是最先由愛立信推出的一個開源語言，目前尷尬是缺少象IBM這樣軟件巨頭支持。2009將有各類有關Clojure語言的介紹。

在這樣的背景下，有人就提出：Java是否已經發展到頂了，可能走下坡路了呢？(Dead like COBOL )

最近Yahoo網格雲計算小組發佈一項驚人性能測試結果：

Java開源Apache Hadoop贏得了TB級別的最快基準測試，Hadoop能夠在209秒內完成1 TB數據排序，打破了前期297秒的年度記錄(Daytona)，成爲最快紀錄冠軍，這是一項1998由Jim Gray建立的基準測試,指定輸入數據（ 100億個100字節的記錄），完全地排序，並寫入磁盤。

Java取得這項測試的勝利，並非由於Java語言走上了並行語言，而是Java從誕生那天起，就是爲網絡而生，它是經過多臺服務器並行計算取得了這項驕人的成績，仍是那句話：Java在個體上可能拼不過你，可是集成羣了就能打敗你，就象螞蟻個體雖小，可是大量成批螞蟻也是任何生物的殺手。

Java語言由於其高瞻遠矚的前瞻性取得了生命延續，可是這並意味着其停滯不前，現在單臺服務器進入CPU時代，如何在單臺PC的微結構中象Scala那樣提升多核併發計算性能，將是Java 7推出的新特色。

可是，這並不像之前推出的一些新功能特色，並行計算須要程序員思惟方式的改變。其實，從jdon.com討論來看：程序員至關缺少並行開發思惟，從以往不習慣線程併發到面對EJB這樣分佈式組件開發的抓狂，都說明一些人的思惟升級換代已經跟不上CPU了（最後機器人會打敗一部分人悲哀）。

Java線程模型提供了開發者很方便的併發開發，並發展到javaEE的Web，使用Jsp/Serlvet封裝多線程，避免通常軟件開發者涉及過於複雜的線程編程，當咱們開發一個Web應用時，部署到Tomcat/Jetty/JBoss服務器上，若是某個時刻有多個用戶同時對這個Web應用發出請求，那麼服務器將分派多個線程分別接受處理這些併發請求。這實際上已是一個多用戶併發系統，可是CPU處理併發請求任務時，因爲是一個CPU，所以實際上內核是順序執行的，如今兩個CPU多核機器已經開始廣泛，如何發揮多核CPU的並行計算模式呢？

這就要對以往計算模式進行顛覆性的修改，並行計算（parallel computation）這個概念的意思應該這樣定義：在單臺PC機中能夠跨多核CPU運行，部署到多臺PC機中，可以跨越多臺服務器雲計算。這樣的伸縮性很是相似無所不能的孫悟空了，這樣的並行計算模式纔是真正可伸縮的Scalable!

而目前惟有Java最有但願作到這點，Java只要補上微結構多核並行運行這一課，而Scala Clojure 以及Erlang要補集羣雲計算這一課，這也是Scala很是靠近Java一個緣由。

偉大並行計算專家Doug Lea的 Java fork/join framework爲java這趟補課提供了及時雨，下面這段代碼展現java並行計算方式：


import jsr166y.forkjoin.*;

class Fib extends RecursiveTask<Integer> {
         static final int threshold = 10;
         volatile int number;
         Fib(int n) { number = n; }
         public Integer compute () {
                 int n = number;
                 if (n <= threshold) 
                         return sequentialFib(n);
                 else {
                         Fib f1 = new Fib(n - 1);
                         f1.fork();
                         Fib f2 = new Fib(n - 2);
                         return f2.forkJoin() + f1.join();
                 }
         }
         public static void main(String[] args) {
                 try {
                         int groupSize = 2; // number of CPUs
                         ForkJoinPool group =
                                 new ForkJoinPool(groupSize);
                         Fib f = new Fib(40);
                         Integer result =group.invoke(f);
                         System.out.println(「Fibonacci Number: 「 + result);
                 }
                 catch (Exception ex) {}
         }
         int sequentialFib(int n) {
                 if (n <= 1) return n;
                 else return sequentialFib(n-1) + sequentialFib(n-2);
         }
}