并行计算

时间 2019-11-18

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a worldwide shortage of people experienced in parallel computing
全世界程序员最大短处就是缺少并行计算经验

当CPU进入双核多核，软件架构进入分布式计算云计算时代后，他们的共同点并行计算已经成为一个新的热点。

前段时间Ruby On Rails JRuby Grails等新式语言有些热门，可是并行计算倒是它们的杀手，新的并行计算DSL(Domain-specific language)语言 Scala Clojure 以及Erlang在这几个月已经成为新的明星。

Scala是一个兼容JVM的并行语言，后台有IBM等大公司支持，而Erlang是最先由爱立信推出的一个开源语言，目前尴尬是缺少象IBM这样软件巨头支持。2009将有各类有关Clojure语言的介绍。

在这样的背景下，有人就提出：Java是否已经发展到顶了，可能走下坡路了呢？(Dead like COBOL )

最近Yahoo网格云计算小组发布一项惊人性能测试结果：

Java开源Apache Hadoop赢得了TB级别的最快基准测试，Hadoop能够在209秒内完成1 TB数据排序，打破了前期297秒的年度记录(Daytona)，成为最快纪录冠军，这是一项1998由Jim Gray建立的基准测试,指定输入数据（ 100亿个100字节的记录），完全地排序，并写入磁盘。

Java取得这项测试的胜利，并非由于Java语言走上了并行语言，而是Java从诞生那天起，就是为网络而生，它是经过多台服务器并行计算取得了这项骄人的成绩，仍是那句话：Java在个体上可能拼不过你，可是集成群了就能打败你，就象蚂蚁个体虽小，可是大量成批蚂蚁也是任何生物的杀手。

Java语言由于其高瞻远瞩的前瞻性取得了生命延续，可是这并意味着其停滞不前，现在单台服务器进入CPU时代，如何在单台PC的微结构中象Scala那样提升多核并发计算性能，将是Java 7推出的新特色。

可是，这并不像之前推出的一些新功能特色，并行计算须要程序员思惟方式的改变。其实，从jdon.com讨论来看：程序员至关缺少并行开发思惟，从以往不习惯线程并发到面对EJB这样分布式组件开发的抓狂，都说明一些人的思惟升级换代已经跟不上CPU了（最后机器人会打败一部分人悲哀）。

Java线程模型提供了开发者很方便的并发开发，并发展到javaEE的Web，使用Jsp/Serlvet封装多线程，避免通常软件开发者涉及过于复杂的线程编程，当咱们开发一个Web应用时，部署到Tomcat/Jetty/JBoss服务器上，若是某个时刻有多个用户同时对这个Web应用发出请求，那么服务器将分派多个线程分别接受处理这些并发请求。这实际上已是一个多用户并发系统，可是CPU处理并发请求任务时，因为是一个CPU，所以实际上内核是顺序执行的，如今两个CPU多核机器已经开始广泛，如何发挥多核CPU的并行计算模式呢？

这就要对以往计算模式进行颠覆性的修改，并行计算（parallel computation）这个概念的意思应该这样定义：在单台PC机中能够跨多核CPU运行，部署到多台PC机中，可以跨越多台服务器云计算。这样的伸缩性很是相似无所不能的孙悟空了，这样的并行计算模式才是真正可伸缩的Scalable!

而目前惟有Java最有但愿作到这点，Java只要补上微结构多核并行运行这一课，而Scala Clojure 以及Erlang要补集群云计算这一课，这也是Scala很是靠近Java一个缘由。

伟大并行计算专家Doug Lea的 Java fork/join framework为java这趟补课提供了及时雨，下面这段代码展现java并行计算方式：


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);
         }
}

fork/join framework将被整合进入JDK 7版本。

固然，新的语言有更方便简洁的实现，Scala 或 Clojure也许成为替代ROR/Groovy的明日之星，
或者这两个语言有各自的细分市场。在将来某个时刻，也许应该死亡的是PHP/ROR。多核时代开启了软件编程新时代，咱们面临更多挑战和创新，好的工具和平台能够帮助咱们更好地进入新时代。