SSPR_25/buslaev_roman_lab_1

Лабораторная работа №1

Разработка многопоточного приложения с использованием Java Concurrency. Мой вариант -> 4) Определить минимальный элемент матрицы.

Цель

Сравнить время выполнения трех реализаций алгоритма поиска минимального элемента в большой матрице:

1. Однопоточный алгоритм.
2. Многопоточный алгоритм с использованием ThreadPoolExecutor.
3. Многопоточный алгоритм с использованием ForkJoinPool.

Все три алгоритма обрабатывают один и тот же массив, который генерируется один раз перед запуском.

---

Описание программы

1. Генерация матрицы
   Метод generateMatrix(...) создает матрицу размером ROWS x COLS, заполняя ее случайными числами, используя Random.nextLong(MaxValue).

2. Однопоточный поиск минимума

   • findMinSingleThread(...) обходит все строки и для каждой строки вызывает findMinInRaw(...) (локальный поиск минимума в одномерном массиве).
   • Возвращается общий минимальный элемент по всей матрице.

3. Поиск минимума с ThreadPoolExecutor

   • findMinThreadPool(...) создает пул потоков из THREADS.
   • Для каждой строки матрицы отправляет задачу (Callable<Long>), которая в свою очередь вызывает findMinInRaw(...) для поиска минимума в одной строке.
   • Собираются результаты всех Future<Long>, ищется минимальный элемент из их значений.

4. Поиск минимума с ForkJoinPool

   • findMinForkJoin(...) создает ForkJoinPool и запускает рекурсивную задачу MinTask.
   • MinTask (наследует RecursiveTask<Long>) делит промежуток строк на две части, пока не достигнет порога MAX_ROWS. Когда участок достаточно мал, последовательно ищет минимум по строкам.
   • Объединяет (берет минимум) из двух подзадач.

5. Замер времени

   • В main(...) для каждого из трех алгоритмов замеряется время до и после выполнения (через System.nanoTime()).
   • Результаты выводятся в консоль.

---

Как запустить

1. Установить JDK (Java 8 или выше).
2. Скомпилировать:

   javac Main.java
   

3. Запустить:

   java Main
   

4. По завершении вы увидите три строки с минимальным элементом и временем выполнения (в мс) для:
   • Однопоточного алгоритма
   • Алгоритма с ThreadPoolExecutor
   • Алгоритма с ForkJoinPool

---

Пример вывода

Single: Min number - 0, Time: 107 мс
ThreadPoolExecutor: Min number - 0, Time: 102 мс
ForkJoinPool: Min number - 0, Time: 63 мс

Числа зависят от размера матрицы и мощности процессора. Чтобы было более наглядно видно разницу по времени между всеми реализации алгоритма, нужно более большую матрицу.

---

Вывод

1. Однопоточный вариант прост в реализации, но при больших размерах матрицы работает долго.
2. ThreadPoolExecutor позволяет распараллелить обработку строк матрицы и значительно ускорить поиск.
3. ForkJoinPool часто дает еще более высокое ускорение за счет механизма рекурсивного разбиения задач, но реальная производительность зависит от конфигурации процессоров и параметров разбиения.