java - 如何编写一个函数来并行查找大于 N 的值

Question

所以我有一个函数，可以在一个大的函数中找到一个大于 N 的数
未排序的数字数组如下所示。

import java.util.*;

public class program {

    // Linear-search function to find the index of an element
    public static int findIndex(int arr[], int t)
    {
        // if array is Null
        if (arr == null) {
            return -1;
        }

        // find length of array
        int len = arr.length;
        int i = 0;

        // traverse in the array
        while (i < len) {

            // if the i-th element is t
            // then return the index
            if (arr[i] > t) {
                return i;
            }
            else {
                i = i + 1;
            }
        }
        return -1;
        }

   // Driver Code
   public static void main(String[] args)
   {
      int[] my_array = { 5, 4, 6, 1, 3, 2, 7, 8, 9 };

      int i = findIndex(my_array, 7);
       // find the index of 5
       System.out.println("Index position of 5 is: "
                    + my_array[i]);
   }
}

但我必须找到一种方法来并行实现这一点。我不确定如何开始或做什么，因为我在并行编程领域还很陌生。
任何帮助将不胜感激。

Answer 1

最直接的方法是使用 Parallel Stream正如@Govinda Sakhare 很好地说明的那样。
但是，如果您想将此示例用作学习如何使用线程的一种方式，那么请按照以下步骤并行化您的代码:

创建线程；

将工作分配给线程，即每个线程将尝试找到一个比作为参数传递的值更大的值，但仅限于数组的一部分；

找到该值的第一个线程将通知其他线程，以便每个线程都退出。

要创建线程，我们可以执行以下操作:

Thread[] threads = new Thread[total_threads];
for(int t = 0; t < threads.length; t++) {
    threads[t] = new Thread(/** the parallel work **/);
    threads[t].start();
}

要将工作分配给线程，我们需要在线程之间拆分数组。最简单的方法实际上是拆分迭代而不是数组本身。线程接收整个数组，但只处理其中的一些位置，例如:

private final static int NO_FOUND = -1;

// Linear-search function to find the index of an element
public static int findIndex(int[] arr, int t, int threadId, int total_threads){
    for (int i = threadId; i < arr.length; i += total_threads)
        if ( arr[i] > t)
            return i;
    return NO_FOUND;
}

我们为每个线程分配一个 ID范围从 0 to N-1 , 与 N是线程的总数。
为了通知线程，我们可以在线程之间使用共享的原子整数，用于更新找到的值的索引。所以最终的代码如下所示:

public class program {
    private final static int NO_FOUND = -1;

    // Linear-search function to find the index of an element
    public static int findIndex(int[] arr, int t, int threadId, int total_threads, AtomicInteger shared_index){
        for (int i = threadId; i < arr.length && shared_index.get() == -1; i += total_threads)
            if ( arr[i] > t)
                return i;
        return NO_FOUND;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int N = 8;
        int[] my_array = { 5, 4, 6, 1, 3, 2, 7, 8, 9 };
        int total_threads = 4;

        AtomicInteger shared_index = new AtomicInteger(-1);

        Thread[] threads = new Thread[total_threads];
        for(int t = 0; t < threads.length; t++) {
            final int thread_id = t;
            threads[t] = new Thread(() ->parallel_work(N, my_array, total_threads, shared_index, thread_id));
            threads[t].start();
        }

        for (Thread thread : threads) 
            thread.join();
        
        System.out.println("Index of value bigger than " + N + " : " + shared_index.get());
    }

    private static void parallel_work(int n, int[] my_array, int total_threads, AtomicInteger shared_index, int thread_id) {
        int index_found = findIndex(my_array, n, thread_id, total_threads, shared_index);
        shared_index.compareAndExchange(NO_FOUND, index_found);
    }
}

输出:

Index of value bigger than 8 : 8