如何在Java中以并行方式添加两个数组？答案

【问题标题】：How to add two arrays in Java in parallel manner?如何在Java中以并行方式添加两个数组？
【发布时间】：2013-05-22 08:10:13
【问题描述】：

例如有两个巨大的（长度2-3百万）数组float []或double []。需要他们很快加起来。怎么做？有没有这方面的库？

【问题讨论】：

使用多线程...，只是为了模拟
除非我错过了什么，不是真的。
你想要多快？我刚刚写了一个 for 循环，它遍历 200 万 double 值并对它们求和。花了不到一秒钟。你需要比这更快吗？

标签： java arrays vector parallel-processing add

【解决方案1】：

使用线程数等于处理器内核数的固定线程池。提交与线程一样多的任务。每个任务都会收到它需要求和的索引范围。在主线程中收集从ExecutorService.submit返回给您的所有Futures的结果，并将它们汇总为最终结果。

【讨论】：

【解决方案2】：

一种方法可以是决定数组的拆分，让 N 个线程读取数组的指定部分并找到单独的和。然后，最终线程可以将所有这些单独的总和相加以获得最终输出。

【讨论】：

【解决方案3】：

我不需要做太多真正高性能的编码，但这里并没有太多的优化空间（除非我很天真），除了将列表分成 n 段（每个核心 1 段） ) 并让每个核心提出一个小计并将小计相加。现在，如果您被要求将值相乘，一旦工作人员遇到 0，您就会得到答案。

public class ArrayAdder {
    public double getTotal(double[] array) {
        Worker workers[] = new Worker[Runtime.getRuntime().availableProcessors()];
        for (int i = 0; i < workers.length - 1;i++) {
            workers[i] = new Worker(array, 
                    i * array.length / workers.length,
                    (i + 1) * array.length / workers.length);
        }
        workers[workers.length - 1] = new Worker(array, 
                (workers.length - 1) * array.length / workers.length,array.length);
        double total = 0;
        for (int i = 0;i < workers.length;i++) {
            try {
                workers[i].join();
                total += workers[i].getSum();
            } catch (InterruptedException e) {
                i--; //retry the wait for worker[i]
            }

        }
        return total;

    }
    static class Worker extends Thread {
        public Worker(double[] array, int start, int end) {
            super();
            this.array = array;
            this.start = start;
            this.end = end;
            start();
        }
        private double[] array;
        private int start;
        private int end;
        private double sum;
        @Override
        public void run() {
            for (int i=start;i < end;i++) {
                sum += array[i];
            }

        }
        public double getSum() { return sum; }
    }
}

您可能希望将小计和总计存储为BigDecimal，具体取决于您期望值的大小。当然，除非您需要一个确切的答案，否则将它们添加为整数/长整数会快得多 - 显然您想要四舍五入而不是仅仅投射或只是投射（这可能更快）并假设您的答案会低~ array.length / 2 有一半时间，演员会朝错误的方向“环绕”它。

【讨论】：

【解决方案4】：

在 Java7 中使用 Fork/Join 框架。

【讨论】：

【解决方案5】：

另一个可能的优化可能是通过部分展开循环来尝试使用 CPU 的超标量能力。

例如，在具有四个整数的管道大小的体系结构（如果 JVM 是智能的）上，您可以编写：

for(int i = 0; i < array.size(); i += 4)
{
    c[i] = a[i] + b[i];
    c[i+1] = a[i+1] + b[i+1];
    c[i+2] = a[i+2] + b[i+2];
    c[i+3] = a[i+3] + b[i+3];
}

但是您必须为每个不同的架构管道大小编写不同的代码。

【讨论】：