CyclicBarrie（循环栅栏）的作用与用法

CyclicBarrie的作用与用法

一、CyclicBarrie的作用
CyclicBarrier循环栅栏（循环屏障）是一个多线程同步的辅助工具类，它允许一组线程在到达某个等待屏障点(common barrier point)互相等待，发生阻塞，直到最后一个线程到达等待屏障点，屏障才会打开，之前处于阻塞状态的线程才能恢复继续执行.它非常适用于一组线程之间必需经常互相等待的情况。

CyclicBarrier从字面理解是循环的栅栏，之所以称之为循环的是因为在等待线程释放后，该栅栏还可以复用。后面我们代码中会进行体现；
CyclicBarrier和CountDownLatch不同，CountDownLatch是一次性使用的，也就是说latch门闩只能只用一次，一旦latch门闩被打开就不能再次关闭，将会一直保持打开状态。

二、CyclicBarrier类中定义的一些方法

构造方法:必传参数，参与等待的线程数量

 /*** Creates a new {@code CyclicBarrier} that will trip when the* given number of parties (threads) are waiting upon it, and* does not perform a predefined action when the barrier is tripped.** @param parties the number of threads that must invoke {@link #await}*        before the barrier is tripped* @throws IllegalArgumentException if {@code parties} is less than 1*/public CyclicBarrier(int parties) {this(parties, null);}

构造方法:参与等待的线程数量一级屏障线程的构造方法

/*** Creates a new {@code CyclicBarrier} that will trip when the* given number of parties (threads) are waiting upon it, and which* will execute the given barrier action when the barrier is tripped,* performed by the last thread entering the barrier.** @param parties the number of threads that must invoke {@link #await}*        before the barrier is tripped* @param barrierAction the command to execute when the barrier is*        tripped, or {@code null} if there is no action* @throws IllegalArgumentException if {@code parties} is less than 1*/public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();this.parties = parties;this.count = parties;this.barrierCommand = barrierAction;}

获取参与使用栅栏（屏障）的线程数量

/*** Returns the number of parties required to trip this barrier.** @return the number of parties required to trip this barrier*/public int getParties() {return parties;}

线程中设置的屏障点，也就是线程执行到这行代码的时候，则进入等待阻塞状态

 public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {try {return dowait(false, 0L);} catch (TimeoutException toe) {throw new Error(toe); // cannot happen}}

返回当前在屏障处等待的参与方数。此方法主要用于调试和断言。

 /*** Returns the number of parties currently waiting at the barrier.* This method is primarily useful for debugging and assertions.** @return the number of parties currently blocked in {@link #await}*/public int getNumberWaiting() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return parties - count;} finally {lock.unlock();}}

获取是否破损标志位broken的值，此值有以下几种情况

1.CyclicBarrier初始化时，broken=false，表示屏障未破损。
2.如果正在等待的线程被中断，则broken=true，表示屏障破损。
3..如果正在等待的线程超时，则broken=true，表示屏障破损。
4.如果有线程调用CyclicBarrier.reset()方法，则broken=false，表示屏障回到未破损状态。

 /*** Queries if this barrier is in a broken state.** @return {@code true} if one or more parties broke out of this*         barrier due to interruption or timeout since*         construction or the last reset, or a barrier action*         failed due to an exception; {@code false} otherwise.*/public boolean isBroken() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return generation.broken;} finally {lock.unlock();}}

重新设置CyclicBarrier到初始状态，该方法主要完成两个动作；

1.将是否破损标志位broken置为false。参考内部方法：breakBarrier()-----将当前的屏障设置为“已破坏”，并唤醒所有人
2.如果有正在等待的线程，则会抛出BrokenBarrierException异常，且这些线程停止等待，继续执行。参考内部方法：nextGeneration()  ---更新屏障行程状态并唤醒所有人

    /*** Resets the barrier to its initial state.  If any parties are* currently waiting at the barrier, they will return with a* {@link BrokenBarrierException}. Note that resets <em>after</em>* a breakage has occurred for other reasons can be complicated to* carry out; threads need to re-synchronize in some other way,* and choose one to perform the reset.  It may be preferable to* instead create a new barrier for subsequent use.*/public void reset() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {breakBarrier();   // break the current generationnextGeneration(); // start a new generation} finally {lock.unlock();}}/*** Sets current barrier generation as broken and wakes up everyone.* Called only while holding lock.*/private void breakBarrier() {generation.broken = true;count = parties;trip.signalAll();}/*** Updates state on barrier trip and wakes up everyone.* Called only while holding lock.*/private void nextGeneration() {// signal completion of last generationtrip.signalAll();// set up next generationcount = parties;generation = new Generation();}

三、CyclicBarrier具体使用代码样例

package com.demo.spring.test.baseThread;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** @Description:  循环栅栏多线程同步工具类*/
public class CyclicBarrierDemo implements Runnable{CyclicBarrier cyclicBarrier;public CyclicBarrierDemo(CyclicBarrier cyclicBarrier){this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;}@Overridepublic void run() {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始执行");System.out.println("模拟异步发送短信邮件，发送完成");// 任务中需要等待其它线程全部执行到这个位置等待cyclicBarrier.await();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"等待结束");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {// 我们设置有5个线程的循环栅栏CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();try {// 为了体现循环栅栏可循环使用，我们用10个循环线程；// 如果是可循环使用的，当有5个线程第一次使用完以后，程序会继续完成执行；// 同时，另外5个线程也会因为再此获取到CyclicBarrier实例而继续往下执行；for(int i = 0; i < 10; i++){CyclicBarrierDemo demo = new CyclicBarrierDemo(cyclicBarrier);pool.execute(demo);}}finally {pool.shutdown();}System.out.println("5个任务执行完成，继续往下进行业务处理");}
}

上面代码的执行结果：

pool-1-thread-2开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-1开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-3开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-4开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-5开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-6开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-7开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-5等待结束
pool-1-thread-2等待结束
pool-1-thread-8开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-4等待结束
pool-1-thread-9开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-3等待结束
pool-1-thread-1等待结束
5个任务执行完成，继续往下进行业务处理
pool-1-thread-10开始执行
模拟异步发送短信邮件，发送完成
pool-1-thread-10等待结束
pool-1-thread-9等待结束
pool-1-thread-8等待结束
pool-1-thread-7等待结束
pool-1-thread-6等待结束

分析以上结果：优先等待结束的线程数：5，2，4，3，1，也就是说这5个线程第一轮占用了cyclicBarrier；那么，既然cyclicBarrier是可循环复用的，剩下的另外也能占用cyclicBarrier，只不过剩下的是在第一轮用完以后.
我们继续看显示的结果，找到：“5个任务执行完成，继续往下进行业务处理”这行结果，可见，第一次5个线程用完cyclicBarrier以后，main主程序方法继续往下执行，同时，在第10个线程完成到达屏障点以后，10，9，8，7，6这5个线程也等待结束，继续执行线程内其它的业务代码；即文章开头所说的，它是可以复用的。

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