前言

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正文

CyclicBarrier 是另外一种多线程并发控制工具。

和 CountDownLatch 非常类似，它也可以实现线程间的计数等待，但它的功能比 CountDownLatch 更加复杂且强大。

CyclicBarrier 可以理解为循环栅栏。

栅栏就是一种障碍物，比如，通常在私人宅邸的周围就可以围上一圈栅栏，阻止闲杂人等入内。

这里当然就是用来阻止线程继续执行，要求线程在栅栏外等待。

前面 Cyclic 意为循环，也就是说这个计数器可以反复使用。

比如，我们将计数器设置为 10 ，那么湊齐第一批 10 个线程后，计数器就会归零，接着凑齐下一批 10 个线程，这就是循环栅栏内在的含义。

CyclicBarrier 的使用场景也很丰富。

比如，司令下达命令，要求 10 个士兵一起去完成项任务。

这时就会要求 10 个士兵先集合报到，接着，一起雄赳赳，气昂昂地去执行任务当 10 个士兵把自己手上的任务都执行完了，那么司令才能对外宣布，任务完成

CyclicBarrier 比 CountDownLatch 略微强大一些，它可以接收一个参数作为 barrierAction。

所谓 barrierAction 就是当计数器一次计数完成后，系统会执行的动作。

如下构造函数，其中， parties 表示计数总数，也就是参与的线程总数。

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

源码（JDK8）

/*** 允许一组线程全部等待彼此达到共同屏障点的同步辅助。 * * 循环阻塞在涉及固定大小的线程方的程序中很有用，这些线程必须偶尔等待彼此。 * * 屏障是循环的 ，因为它可以在等待的线程被释放之后重新使用。** CyclicBarrier支持一个可选的Runnable命令，每个屏障点运行一次，在派对中的最后一个线程到达之后，但在任何线程释放之前。 * * 在任何一方继续进行之前，此屏障操作对更新共享状态很有用。* * 如果屏障操作不依赖于执行方暂停的各方，那么该方可以在释放任何线程时执行该操作。 * * 为了方便这一点，每次调用await()返回该线程在屏障上的到达索引。 * * 然后，您可以选择哪个线程应该执行屏障操作，例如：* * if (barrier.await() == 0) { // log the completion of this iteration }* * CyclicBarrier对失败的同步尝试使用all-or-none断裂模型：* * 如果线程由于中断，故障或超时而过早离开障碍点，那么在该障碍点等待的所有其他线程也将通过BrokenBarrierException （或InterruptedException）异常离开如果他们也在同一时间被打断的话。* * 内存一致性效果：一个线程调用 await() happen-before 屏障操作，该屏障操作也 happen-before 另一个线程调用 await() 并且成功返回。*/
public class CyclicBarrier

官方示例

package com.shockang.study.java.concurrent.aqs;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class Solver {final int N;final float[][] data;final CyclicBarrier barrier;class Worker implements Runnable {int myRow;Worker(int row) {myRow = row;}public void run() {while (!done()) {processRow(myRow);try {barrier.await();} catch (InterruptedException ex) {return;} catch (BrokenBarrierException ex) {return;}}}}public Solver(float[][] matrix) throws InterruptedException {data = matrix;N = matrix.length;Runnable barrierAction =new Runnable() {public void run() {mergeRows();}};barrier = new CyclicBarrier(N, barrierAction);List<Thread> threads = new ArrayList<Thread>(N);for (int i = 0; i < N; i++) {Thread thread = new Thread(new Worker(i));threads.add(thread);thread.start();}// wait until donefor (Thread thread : threads)thread.join();}private boolean done() {return true;}private void processRow(int myRow) {}private void mergeRows() {}
}

实践

下面的示例使用 CyclicBarrier 演示了上面提到的司令命令士兵完成任务的场景。


package com.shockang.study.java.concurrent.aqs;import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class CyclicBarrierDemo {public static class Soldier implements Runnable {private String soldier;private final CyclicBarrier cyclic;Soldier(CyclicBarrier cyclic, String soldierName) {this.cyclic = cyclic;this.soldier = soldierName;}public void run() {try {//等待所有士兵到齐cyclic.await();doWork();//等待所有士兵完成工作cyclic.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}void doWork() {try {Thread.sleep(Math.abs(new Random().nextInt() % 10000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(soldier + ":任务完成");}}public static class BarrierRun implements Runnable {boolean flag;int N;public BarrierRun(boolean flag, int N) {this.flag = flag;this.N = N;}public void run() {if (flag) {System.out.println("司令:[士兵" + N + "个，任务完成！]");} else {System.out.println("司令:[士兵" + N + "个，集合完毕！]");flag = true;}}}public static void main(String args[]) throws InterruptedException {final int N = 10;Thread[] allSoldier = new Thread[N];boolean flag = false;CyclicBarrier cyclic = new CyclicBarrier(N, new BarrierRun(flag, N));//设置屏障点，主要是为了执行这个方法System.out.println("集合队伍！");for (int i = 0; i < N; ++i) {System.out.println("士兵 " + i + " 报道！");allSoldier[i] = new Thread(new Soldier(cyclic, "士兵 " + i));allSoldier[i].start();}}
}

控制台输出

集合队伍！
士兵 0 报道！
士兵 1 报道！
士兵 2 报道！
士兵 3 报道！
士兵 4 报道！
士兵 5 报道！
士兵 6 报道！
士兵 7 报道！
士兵 8 报道！
士兵 9 报道！
司令:[士兵10个，集合完毕！]
士兵 0:任务完成
士兵 3:任务完成
士兵 6:任务完成
士兵 4:任务完成
士兵 9:任务完成
士兵 8:任务完成
士兵 2:任务完成
士兵 5:任务完成
士兵 7:任务完成
士兵 1:任务完成
司令:[士兵10个，任务完成！]

说明

上述代码第 65 行创建了 CyclicBarrier 实例，并将计数器设置为 10 ，要求在计数器达到指标时，执行第 51 行的 run() 方法。

每一个士兵线程都会执行第 18 行定义的 run() 方法。

在第 24 行，每一个士兵线程都会等待，直到所有的士兵都集合完毕。

集合完毕意味着 CyclicBarrier 的一次计数完成，当再一次调用 CyclicBarrier.await() 方法时，会进行下一次计数。

第 22 行模拟了士兵的任务。

当一个士兵任务执行完，他就会要求 CyclicBarrier 开始下次计数，这次计数主要目的是监控是否所有的士兵都己经完成了任务。

一旦任务全部完成，第 42 行定义的 BarrierRun 就会被调用，打印相关信息。

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CyclicBarrier 是什么？怎么用？

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