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上一篇咱講了 CountDownLatch 可以解決多個線程同步的問題，相比于 join 來說它的應用范圍更廣，不僅可以應用在線程上，還可以應用在線程池上。然而 CountDownLatch 卻是一次性的計數(shù)器，以王者農(nóng)藥來說，咱們不可能一場團戰(zhàn)就決定比賽的輸贏，所以在某些場景下，咱們是需要重復使用某個等待功能的，這就是我們今天要介紹的另一個主角——CyclicBarrier。
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CyclicBarrier
CyclicBarrier 翻譯為中文是循環(huán)(Cyclic)柵欄(Barrier)的意思，它的大概含義是實現(xiàn)一個可循環(huán)利用的屏障。
CyclicBarrier 作用是讓一組線程相互等待，當達到一個共同點時，所有之前等待的線程再繼續(xù)執(zhí)行，且 CyclicBarrier 功能可重復使用。
舉個栗子
比如磊哥要坐班車回老家，因為中途不允許上、下乘客，所以營運的公司為了收益最大化，就會等人滿之后再發(fā)車。像這種等人坐滿就發(fā)一班車的場景，就是 CyclicBarrier 所擅長的，因為它可以重復使用(不像 CountDownLatch 那樣只能用一次)。
CyclicBarrier VS CountDownLatch
CountDownLatch：一個或者多個線程，等待另外 N 個線程完成某個事情之后才能執(zhí)行。
CountDownLatch 就像玩王者農(nóng)藥開局的加載一樣，所有人要等待其他人都加載 100% 之后才能開始游戲。
CyclicBrrier：N 個線程相互等待，直到有足夠數(shù)量的線程都到達屏障點之后，之前等待的線程就可以繼續(xù)執(zhí)行了。
CyclicBrrier 就像老司機開車一樣，如果車上還有空余的座位，那么所有人都得等著，直到座位被坐滿之后，老司機才會發(fā)車。
CyclicBarrier使用
- import java.util.Date;
- import java.util.Random;
- import java.util.concurrent.*;
- public class CyclicBarrierExample {
- public static void main(String[] args) {
- // 創(chuàng)建 CyclicBarrier
- final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2, new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- System.out.println("人滿了，準備發(fā)車：" + new Date());
- }
- });
- // 線程調(diào)用的任務
- Runnable runnable = new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- // 生成隨機數(shù) 1-3
- int randomNumber = new Random().nextInt(3) + 1;
- // 進入任務
- System.out.println(String.format("我是：%s 再走：%d 秒就到車站了，現(xiàn)在時間：%s",
- Thread.currentThread().getName(), randomNumber, new Date()));
- try {
- // 模擬執(zhí)行
- TimeUnit.SECONDS.sleep(randomNumber);
- // 調(diào)用 CyclicBarrier
- cyclicBarrier.await();
- // 任務執(zhí)行
- System.out.println(String.format("線程：%s 上車，時間：%s",
- Thread.currentThread().getName(), new Date()));
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- } catch (BrokenBarrierException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- };
- // 創(chuàng)建線程池
- ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
- // 執(zhí)行任務 1
- threadPool.submit(runnable);
- // 執(zhí)行任務 2
- threadPool.submit(runnable);
- // 執(zhí)行任務 3
- threadPool.submit(runnable);
- // 執(zhí)行任務 4
- threadPool.submit(runnable);
- // 等待所有任務執(zhí)行完終止線程池
- threadPool.shutdown();
- }
- }
以上代碼執(zhí)行結果如下：
從上述結果可以看出：當 CyclicBarrier 的計數(shù)器設置為 2 時，線程 2 和 線程 3 都到屏障點之后，老司機才會發(fā)第一波車，再 2s 之后，線程 1 和線程 4 也同時進入了屏障點，這時候老司機又可以再發(fā)一波車了。
實現(xiàn)原理
我們先來看下 CyclicBarrier 的類圖：
由上圖可知 CyclicBarrier 是基于獨占鎖 ReentrantLock 實現(xiàn)的，其底層也是基于 AQS 的。
在 CyclicBarrier 類的內(nèi)部有一個計數(shù)器 count，當 count 不為 0 時，每個線程在到達屏障點會先調(diào)用 await 方法將自己阻塞，此時計數(shù)器會減 1，直到計數(shù)器減為 0 的時候，所有因調(diào)用 await 方法而被阻塞的線程就會被喚醒繼續(xù)執(zhí)行。當 count 計數(shù)器變成 0 之后，就會進入下一輪阻塞，此時 parties(parties 是在 new CyclicBarrier(parties) 時設置的值)會將它的值賦值給 count 從而實現(xiàn)復用。
常用方法
CyclicBarrier(parties)：初始化相互等待的線程數(shù)量的構造方法。
CyclicBarrier(parties,Runnable barrierAction)：初始化相互等待的線程數(shù)量以及屏障線程的構造方法，當 CyclicBarrier 的計數(shù)器變?yōu)?0 時，會執(zhí)行 barrierAction 構造方法。
getParties()：獲取 CyclicBarrier 打開屏障的線程數(shù)量，也稱為方數(shù)。
getNumberWaiting()：獲取正在CyclicBarrier上等待的線程數(shù)量。
await()：在 CyclicBarrier 上進行阻塞等待，直到發(fā)生以下情形之一：在 CyclicBarrier 上等待的線程數(shù)量達到 parties，則所有線程被釋放，繼續(xù)執(zhí)行;
- 當前線程被中斷，則拋出 InterruptedException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他等待的線程被中斷，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他等待的線程超時，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他線程調(diào)用 CyclicBarrier.reset() 方法，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
await(timeout,TimeUnit)：在CyclicBarrier上進行限時的阻塞等待，直到發(fā)生以下情形之一：
- 在 CyclicBarrier 上等待的線程數(shù)量達到 parties，則所有線程被釋放，繼續(xù)執(zhí)行;
- 當前線程被中斷，則拋出 InterruptedException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 當前線程等待超時，則拋出 TimeoutException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他等待的線程被中斷，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他等待的線程超時，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行;
- 其他線程調(diào)用 CyclicBarrier.reset() 方法，則當前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
isBroken()：獲取是否破損標志位 broken 的值，此值有以下幾種情況：
- CyclicBarrier 初始化時，broken=false，表示屏障未破損;
- 如果正在等待的線程被中斷，則 broken=true，表示屏障破損;
- 如果正在等待的線程超時，則 broken=true，表示屏障破損;
- 如果有線程調(diào)用 CyclicBarrier.reset() 方法，則 broken=false，表示屏障回到未破損狀態(tài)。
reset()：使得CyclicBarrier回歸初始狀態(tài)，直觀來看它做了兩件事：
- 如果有正在等待的線程，則會拋出 BrokenBarrierException 異常，且這些線程停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
- 將是否破損標志位 broken 置為 false。
總結
CyclicBrrier 是通過獨占鎖 ReentrantLock 實現(xiàn)計數(shù)器的原子性更新的，CyclicBrrier 最常用的是 await() 方法，使用此方法會將計數(shù)器 -1，并判斷當前的計數(shù)器是否為 0，如果不為 0 就會阻塞等待，并計時器為 0 之后，才能繼續(xù)執(zhí)行剩余任務。CyclicBrrier 相比于 CountDownLatch 來說，它的優(yōu)勢在于可以重復使用。
參考 & 鳴謝
- blog.csdn.net/qq_39241239/article/details/87030142
- blog.csdn.net/zzg1229059735/article/details/61191679
- www.cnblogs.com/yaochunhui/p/13494689.html
分享文章：CyclicBarrier：人齊了，老司機就發(fā)車了！
URL標題：http://www.dlmjj.cn/article/cdhihdh.html
