Java中CyclicBarrier的理解与应用详解

目录

• 一、概述
• 二、源码分析
• 三、练习
• 四、总结

一、概述

CyclicBarrier类是JUC框架中的工具类，也是一个同步辅助装置：允许多个线程去等待直到全部线程抵达了公共的栅栏点。

它的一个很明显的特点就是Cyclic 循环，也就是说栅栏是可以循环使用的，激活循环使用的条件是当所有线程通过了栅栏并释放。

二、源码分析

//静态内部类，用于表示屏障的状态
private static class Generation {
        boolean broken = false;
    }
//重入锁，用于并发场景下的加锁和释放锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//通过重入锁拿到条件对象，调用await方法会进入到条件队列中
    private final Condition trip = lock.newCondition();
//表示线程数，可以立即为这些线程数都执行完后，屏障才会打破进入下一代
    private final int parties;
//这个是屏障被打破后，执行的一个任务
    private final Runnable barrierCommand;
//内部内实例，存储屏障状态
    private Generation generation = new Generation();
  //等待执行的线程数
    private int count;
    //进入下一代，其实就是下一个新的循环，触发条件是所有的线程都执行完，屏障被打破时
    private void nextGeneration() {
        // signal completion of last generation
        trip.signalAll();
        // set up next generation
        count = parties;
        generation = new Generation();
    }
//打破屏障，唤醒条件队列中线程
private void breakBarrier() {
        generation.broken = true;
        count = parties;
        trip.signalAll();
    }
====================================================  核心方法   =================================================================
private int dowait(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
               TimeoutException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        //上锁
        lock.lock();
        try {
            final Generation g = generation;
            //判断屏障的状态
            if (g.broken)
                throw new BrokenBarrierException();
           //判断线程是否被打断
            if (Thread.interrupted()) {
                breakBarrier();
 php               throw new InterruptedException();
            }
			//被执行的线程数减一
            int index = --count;
            //如果当前的线程都执行完毕
            if (index == 0) {  // tripped
                boolean ranAction = false;
                try {
                    final Runnable command = barrierCommand;
                    if (command != null)
                    //执行垫底的barrierCommand方法
                        command.run();
                    ranAction = true;
                    //开始下一个循环，其实也就是重置一下屏障的状态，将parties的值重新复制给count并唤醒在条件队列中的线程
                    nextGeneration();
                    return 0;
                } finally {
                    if (!ranAction)
                    //打破屏障
                        breakBarrier();
                }
            }
			//无限循环
            for (;;) {
                try {
                    if (!timed)
                    //调用await方法等待，其实就是到了条件队列condition中去了，等待被唤醒
                        trip.await();
                    else if (nanos > 0L)
                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException ie) {
                    if (g == generation && ! g.broken) {
                        breakBarrier();
                        throw ie;
                    } else {
                        // We're about to finish waiting even if we had not
                        // been interrupted, so this interrupt is deemed to
                        // "belong" to subsequent execution.
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }
                if (g.broken)
                    throw new BrokenBarrierException();
                if (g != generation)
                    return index;
                if (timed && nanos <= 0L) {
                    breakBarrier();
                    throw new TimeoutException();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
=====================================================================================================javascript==============================
//构造函数，传入线程数和执行的方法
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
        if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.parties = parties;
        this.count = parties;
        this.barrierCommand = barrierAction;
    }
public CyclicBarrier(int parties) {
        this(parties, null);
    }
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        try {
            return dowait(false, 0L);
        } catch (TimeoutException toe) {
            throw new Error(toe); // cannot happen
        }
    }
//重置count，其实就是开启一个新的循环
public void reset() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            breakBarrier();   // break the current generation
            nextGeneration(); // start a new generation
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

三、练习

public class MyThread extends Thread{
    private String nameandroid;
    private CyclicBarrier cb;
    public MyThread(String name,CyclicBarrier cb){
        this.name = name;
        this.cb = cb;
    }
    @Override
    public void run() {
        try{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始执行");
            cb.await();
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"继续");
        }
    }
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("屏障被打破，重新开始======编程====");
            }
        });
        MyThread t1 = new MyThread("t1",cb);
        MyThread t2 = new MyThread("t2",cb);
        t1.start();
        t2.start();
        cb.await();
    }

四、总结

1、CyclicBarrier和CountDownLatch极为类似，两者都是栅栏工具类，不同的是，CyclicBarrier可以循环使用栅栏，而CountDownLatch只能使用一次。两者都是减法计数，但是数值的存储属性却不相同，CyclicBarrier使用的是自己的私有属性parties，而CountDownLatch使用的是AQS类的state属性。

2、CyclicBarrier和CountDownLatch还有一个不同点在于：CyclicBarrier在所有线程执行完后，屏障被打破时，会执行jsbarrierCommand最终任务，当然不是必须的。

3、在何时使用CountDownLatch和CountDownLatch，还是有稍微差异：CyclicBarrier适合那种跨栏比赛，但是要求所有参赛选手跨过同一个栏后才能跨下一个栏。CountDownLatch适合那种游戏，选手都准备好了，才能开始游戏主线程。 其实说来说去，无非就是CountDownLatch适合循环的场景，CountDownLatch适合一次性的场景！

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