CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

文章目录

CyclicBarrier简介
CyclicBarrier方法
CyclicBarrier实例
CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
CyclicBarrier类的源码分析
本文小结

CyclicBarrier简介

CyclicBarrier也是一种多线程并发控制的实用工具，和CountDownLatch一样具有等待计数的功能，但是相比于CountDownLatch功能更加强大。

CyclicBarrier的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。

为了理解CyclicBarrier，这里举一个通俗的例子。开运动会时，会有跑步这一项运动，我们来模拟下运动员入场时的情况，假设有6条跑道，在比赛开始时，就需要6个运动员在比赛开始的时候都站在起点了，裁判员吹哨后才能开始跑步。跑道起点就相当于“barrier”，是临界点，而这6个运动员就类比成线程的话，就是这6个线程都必须到达指定点了，意味着凑齐了一波，然后才能继续执行，否则每个线程都得阻塞等待，直至凑齐一波即可。cyclic是循环的意思，也就是说CyclicBarrier当多个线程凑齐了一波之后，仍然有效，可以继续凑齐下一波。CyclicBarrier的执行示意图如下：

当多个线程都达到了指定点后，才能继续往下继续执行。这就有点像报数的感觉，假设6个线程就相当于6个运动员，到赛道起点时会报数进行统计，如果刚好是6的话，这一波就凑齐了，才能往下执行。CyclicBarrier在使用一次后，下面依然有效，可以继续当做计数器使用，这是与CountDownLatch的区别之一。这里的6个线程，也就是计数器的初始值6，是通过CyclicBarrier的构造方法传入的。

CyclicBarrier方法

CyclicBarrier方法

下面来看下CyclicBarrier的主要方法：

//等到所有的线程都到达指定的临界点
await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException //与上面的await方法功能基本一致，只不过这里有超时限制，阻塞等待直至到达超时时间为止
await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,
BrokenBarrierException, TimeoutException //获取当前有多少个线程阻塞等待在临界点上
int getNumberWaiting()//用于查询阻塞等待的线程是否被中断
boolean isBroken()

//将屏障重置为初始状态。如果当前有线程正在临界点等待的话，将抛出BrokenBarrierException。

void reset()

CyclicBarrier实例

package cn.wideth.util;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class MyCyclicBarrier {//指定必须有6个运动员到达才行private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(6, () ->System.out.println("所有运动员入场，裁判员一声令下！！！！！"));public static void main(String[] args) {System.out.println("运动员进场中...");ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6);for (int i = 0; i < 6; i++) {service.execute(() -> {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运动员，进场");barrier.await();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  运动员出发");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}});}}}

运行结果

代码分析：

当某个线程调用了await方法之后，就会进入等待状态，并将计数器-1，直到所有线程调用await方法使计数器为0，才可以继续执行，由于计数器可以重复使用，所以我们又叫它循环屏障。

CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier的计数器可以使用reset()方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。
CountDownLatch主要用于实现一个或n个线程需要等待其他线程完成某项操作之后，才能继续往下执行，描述的是一个或n个线程等待其他线程的关系，而CyclicBarrier是多个线程相互等待，知道满足条件以后再一起往下执行。描述的是多个线程相互等待的场景
CyclicBarrier还提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken方法用来知道阻塞的线程是否被中断。

CyclicBarrier类的源码分析

内部实际上通过ReentrantLock控制线程以及通过ReentrantLock得到Condition接口，通过condition控制线程。CyclicBarrier的使用则是通过new CyclicBarrier(10)表示可以拦截10个线程，然后在多线程中通过await()方法，会通过Condition接口让线程阻塞，当很多线程调用await()使CyclicBarrier实例中的count=0时则会被condition通过notifyAll唤醒所有线程，然后拦截器重新生成一个Generation ，并count被重新赋值为parties然后CyclicBarrier就可以被重复利用了。

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class CyclicBarrier {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 底层是可重入的非公平锁private final Condition trip = lock.newCondition(); // condition接口private final int parties; // 总数，构造时传入，目的时做屏障器的计数（被设计成常量也是出于此，目的就是为了重复利用屏障器）private int count; // 计数（count则会根据调用await减一，为0后会被重新赋值为parties）private final Runnable barrierCommand; // runable的线程任务private Generation generation = new Generation(); // 存在目的是循环使用CyclicBarrier，相当于每一次循环这个对象就会变具体看 nextGeneration()/*** 构造方法，传入屏障器计数和Runnable接口的任务*/public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException(); // 如果屏障器的计数非正数则不合法，抛异常this.parties = parties; // 总数this.count = parties;   // 相当于信号量，每调用一次await就会被减1，为0重新赋值为partiesthis.barrierCommand = barrierAction;// 当计数为0时会执行这个Runnable任务}/*** 构造方法*/public CyclicBarrier(int parties) {this(parties, null);}/*静态内部类*/private static class Generation {Generation() {}                 // 构造方法boolean broken;                 // 初始化会是false，如果为true表示CyclicBarrier不再进行循环}/*** 唤醒阻塞线程，进行下一个拦截循环*/private void nextGeneration() {trip.signalAll(); // trip时可重入锁得到的condition接口，调用这个方法会唤醒所有正在等待的线程count = parties;  // 唤醒了所有的线程，因此count计数会重新赋值为parties，相当于重用屏障器generation = new Generation(); // 生成新的}/*** 暂停拦截器作用*/private void breakBarrier() {generation.broken = true;   // 设置为falsecount = parties;            // count重新赋值为parties，再次使用时就是新的循环trip.signalAll();           // 唤醒所有被阻塞的线程}/*** 拦截线程的方法，被await调用传入的是false，0*/private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {final ReentrantLock lock = this.lock; //可重入锁lock.lock(); // 加锁try {final Generation g = generation; // 得到当前拦截器的用于标识的Generationif (g.broken) // 如果为true，说明暂停了拦截（调用了breakBarrier方法）导致throw new BrokenBarrierException();//因为已经被叫停拦截器了所以抛异常if (Thread.interrupted()) { // 当前线程是否被中断breakBarrier(); // 暂停拦截器throw new InterruptedException(); // 抛出被中断异常}// 计算剩余值int index = --count; // 如果执行到这里，说明拦截器正常使用，因此计数减一，相当于使用了一个信号一个意思，而parties则是总信号量// 如果剩余值为0执行任务if (index == 0) {  // 当前线程使用了一个计数后（相当于使用了一个信号量，判断信号量是否被使用完了）如果为0则进入Runnable command = barrierCommand; // 任务if (command != null) { // 如果任务不为空try {command.run(); // 执行任务} catch (Throwable ex) {breakBarrier(); //异常则暂停拦截器并且下面throw异常throw ex;}}nextGeneration(); // 生成下一个循环拦截return 0;//}// 如果剩余值不为0，则将当前线程阻塞/*** 自旋方式降低cpu上下文切换的可能*/for (;;) {//下面的try似乎不满足条件所以看后面try {if (!timed) // 默认传入的是false，!false=true，所以会让线程阻塞trip.await(); // 通过condition接口阻塞当前线程else if (nanos > 0L)// 默认是0所以不大于nanos = trip.awaitNanos(nanos); // 阻塞nanos纳秒，实际默认值是0纳秒} catch (InterruptedException ie) {if (g == generation && ! g.broken) { // 如果等待过程中被修改了则需要抛异常breakBarrier(); // 赞赏他使用拦截器并抛异常throw ie;} else {Thread.currentThread().interrupt(); // 中断当前线程}}if (g.broken)  // 不执行throw new BrokenBarrierException();if (g != generation) // 不会执行return index;if (timed && nanos <= 0L) { // 不会执行breakBarrier();throw new TimeoutException();}}} finally {lock.unlock();//解锁}}// 获得parties的值（拦截器能够拦截线程的总数）public int getParties() {return parties;}/*** 拦截线程，等待通知.最常用方法，本质调用dowait方法*/public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {try {return dowait(false, 0L);} catch (TimeoutException toe) {throw new Error(toe); // cannot happen}}/*** 拦截线程等待通知*/public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {return dowait(true, unit.toNanos(timeout));}/*** 返回generation.broken的值，目的是根据true/false判断是否拦截器是否继续使用，false则暂停使用*/public boolean isBroken() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return generation.broken;} finally {lock.unlock();}}/*** 重置拦截器*/public void reset() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {breakBarrier();   // 暂停拦截器nextGeneration(); // 生成下一个循环} finally {lock.unlock();}}/*** 获取正在等待的线程数*/public int getNumberWaiting() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return parties - count; // 相当于总信号量-剩余信号量=正在执行的线程数（在CyclicBarrier则是自旋的线程数）} finally {lock.unlock();}}
}

本文小结

本文详细介绍了CyclicBarrier循环栅栏的基本概念，应用场景，常用方法以及源码分析。

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