`CyclicBarrier` 概述

CyclicBarrier来自于 jdk 1.5的 JUC 包，也被称作循环屏障，同步屏障，循环屏障，被作为一种多线程并发控制工具来使用
CyclicBarrier 是使用了 ReentrantLock 和 Condition 来完成屏障效果，本质上底层还是基于AQS 的
CyclicBarrier：利用 CyclicBarrier 类可以实现一组线程相互等待，当所有线程都到达某个屏障点后再进行后续的操作。也就是让一组线程到达一个同步点后再一起继续运行，在其中任意一个线程未达到同步点，其他到达的线程均会被阻塞
CyclicBarrier 字面意思是“可重复使用的栅栏”，CyclicBarrier 相比 CountDownLatch 来说要简单很多，它是 ReentrantLock 和 Condition 的组合使用
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 是不是很像，只是 CyclicBarrier 可以有不止一个栅栏，因为它的栅栏（Barrier）可以重复使用（Cyclic）

`CyclicBarrier` 源码

`CyclicBarrier` 类的属性

// 同步操作锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();// 达到屏障并且不能放行的线程在trip条件变量上等待
private final Condition trip = lock.newCondition();// 每次拦截的线程数
private final int parties;// 换代前执行的任务
private final Runnable barrierCommand;// 表示栅栏的当前代
private Generation generation = new Generation();/*** count表示打破一次屏障还需要的线程数量，初始化值等于parties* 每当有一个线程到达屏障调用await方法之后，count就就递减1* 当count 为0 时，表示所需要的所有线程都到了屏障，此时屏障可以被打破* <p>* 变量parties始终用来记录所需总线程个数，而当count 值变为0后，又会将parties 的值赋给count，从而进行复用。* 使用两个变量的原因就是为了实现CyclicBarrier 的可复用性*/
private int count;// 静态内部类Generation
private static class Generation {boolean broken = false;
}

`CyclicBarrier` 构造函数

// 创建拦截指定线程数的CyclicBarrier对象，并可以指定在所有线程都越过栅栏后的执行动作
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();this.parties = parties;this.count = parties;// 设置所有线程到达栅栏后，将执行的操作this.barrierCommand = barrierAction;
}public CyclicBarrier(int parties) {this(parties, null);
}

parties 表示每次拦截的线程数，该值在构造时进行赋值
count 是内部计数器，它的初始值和 parties 相同，以后随着每次 await() 方法的调用而减 1，直到减为 0 就将所有线程唤醒

CyclicBarrier 有一个静态内部类 Generation，该类的对象代表栅栏的当前代，就像玩游戏时代表的本局游戏，利用它可以实现循环等待。barrierCommand 表示换代前执行的任务，当 count 减为 0 时表示本局游戏结束，需要转到下一局。在转到下一局游戏之前会将所有阻塞的线程唤醒，在唤醒所有线程之前你可以通过指定 barrierCommand 来执行自己的任务

`await()` 方法

CyclicBarrier 类最主要的功能就是使先到达屏障点的线程阻塞并等待后面的线程，其中它提供了两种等待的方法，分别是定时等待和非定时等待

// 非定时等待
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {try {return dowait(false, 0L);} catch (TimeoutException toe) {throw new Error(toe);}
}// 定时等待
public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
}

`dowait()` 方法

private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException,TimeoutException {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {final Generation g = generation;// 检查当前栅栏是否被打翻if (g.broken)throw new BrokenBarrierException();// 检查当前线程是否被中断if (Thread.interrupted()) {// 如果当前线程被中断会做以下三件事// 1.打翻当前栅栏// 2.唤醒拦截的所有线程// 3.抛出中断异常breakBarrier();throw new InterruptedException();}// 每次都将计数器的值减 1int index = --count;// 计数器的值减为 0 ，表示当前线程是最后一个达到屏障的线程，所需要的所有线程都到达了屏障点，则需唤醒所有线程并转换到下一代if (index == 0) {  // 任务是否被执行标志boolean ranAction = false;try {// 获取所有线程到达栅栏后要执行的任务final Runnable command = barrierCommand;if (command != null)// 执行 command的run方法command.run();ranAction = true;// 更新栅栏的状态并唤醒所有线程nextGeneration();return 0;} finally {// 如果执行栅栏任务失败了if (!ranAction)// 设置当前代的 broken 状态为 true，唤醒所有线程breakBarrier();}}// 如果计数器不为 0 则执行此循环，那么表示当前线程不是最后一个达到屏障的线程，可能需要等待for (;;) {try {// 如果是非超时等待if (!timed)// 当前线程在 trip 条件变量上等待，直到被中断或者被唤醒trip.await();// 否则，就是超时等待，如果超时时间大于0    else if (nanos > 0L)// 当前线程在trip条件变量上超时等待最多nanos纳秒，直到被中断或者被唤醒或者超时等待完毕// 返回nanos，表示剩余超时等待时间nanos = trip.awaitNanos(nanos);} catch (InterruptedException ie) {// 若当前线程在等待期间被中断则打翻栅栏唤醒其他线程if (g == generation && ! g.broken) {breakBarrier();throw ie;} else {// 若在捕获中断异常前已经完成在栅栏上的等待, 则直接调用中断操作Thread.currentThread().interrupt();}}// 如果线程因为打翻栅栏操作而被唤醒则抛出异常if (g.broken)throw new BrokenBarrierException();// 如果线程因为换代操作而被唤醒则返回计数器的值if (g != generation)return index;// 如果线程因为时间到了而被唤醒则打翻栅栏并抛出异常if (timed && nanos <= 0L) {breakBarrier();throw new TimeoutException();}}} finally {lock.unlock();}
}

在 dowait 方法中每次都将 count 减 1，减完后立马进行判断看看是否等于 0
如果等于 0 的话就会先去执行之前指定好的任务，执行完之后再调用 nextGeneration 方法将栅栏转到下一代，在该方法中会将所有线程唤醒，将计数器的值重新设为 parties，最后会重新设置栅栏代次，在执行完 nextGeneration 方法之后就意味着游戏进入下一局
如果计数器此时还不等于 0 的话就进入 for 循环，根据参数来决定是调 trip.awaitNanos(nanos) 还是 trip.await() 方法，这两方法对应着定时和非定时等待
如果在等待过程中当前线程被中断就会执行 breakBarrier 方法，该方法叫做打破栅栏，意味着游戏在中途被掐断，设置 generation 的 broken 状态为 true 并唤醒所有线程。同时这也说明在等待过程中有任何一个线程被中断整盘游戏就结束，所有之前被阻塞的线程都会被唤醒
线程醒来后会执行下面三个判断，看看是否因为调用 breakBarrier 方法而被唤醒，如果是则抛出异常；看看是否是正常的换代操作而被唤醒，如果是则返回计数器的值；看看是否因为超时而被唤醒，如果是的话就调用 breakBarrier打破栅栏并抛出异常。注意，如果其中有任何一个线程因为等待超时而退出，那么整盘游戏也会结束，其他线程都会被唤醒

`CyclicBarrier` 使用示例

public class CyclicBarrierTest {public static void main(String[] args) {CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new YourThread());ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);executor.execute(new MyThread(cyclicBarrier, "test1", 1));executor.execute(new MyThread(cyclicBarrier, "test2", 3));executor.execute(new MyThread(cyclicBarrier, "test3", 6));executor.shutdown();}public static class MyThread implements Runnable {private final CyclicBarrier cyclicBarrier;private final String name;private final long timeOut;public MyThread(CyclicBarrier cyclicBarrier, String name, long timeOut) {this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;this.name = name;this.timeOut = timeOut;}@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(timeOut * 1000);System.out.println(printDate() + " " + name + " come in!");cyclicBarrier.await();System.out.println(printDate() + " " + name + " ending!");} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}}public static class YourThread implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println(printDate() + " " + "dangdang!");try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}static String printDate() {SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss SSS");return sdf.format(new Date());}
}结果：
2021-05-25 00:49:02 826 test1 come in!
2021-05-25 00:49:04 786 test2 come in!
2021-05-25 00:49:07 776 test3 come in!2021-05-25 00:49:07 778 dangdang!2021-05-25 00:49:09 793 test1 ending!
2021-05-25 00:49:09 793 test2 ending!
2021-05-25 00:49:09 793 test3 ending!

`CountDownLatch` 和 `CyclicBarrier` 区别

共同点

二者都可以实现一组线程在到达某个条件之前进行等待，它们内部都有一个计数器，当计数器的值不断的减为 0 的时候所有阻塞的线程将会被唤醒

CountDownLatch：一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行
CyclicBarrier：多个线程 互相等待，直到到达同一个同步点，再继续一起执行

不同点

对于 CountDownLatch 来说，重点是一个或者多个线程等待，而其他的 N 个线程在完成某件事情之后，可以终止，也可以等待。而对于 CyclicBarrier，重点是多个线程，在任意一个线程没有完成，所有的线程都必须互相等待，然后继续一起执行
CountDownLatch 是计数器，线程完成一个记录一个，只不过计数不是递增而是递减，而 CyclicBarrier 更像是一个阀门，需要所有线程都到达，阀门才能打开，然后继续执行
CountdownLatch 利用继承 AQS 的共享锁来实现的。CyclicBarrier 则利用 ReentrantLock 的 Condition 来阻塞和通知线程。但是追根溯源，这两个组件也是依赖 AQS 实现的
CountDownLatch 的计数器 count 只能使用一次，而 CyclicBarrier 的屏障可以使用 reset() 方法重置，也会自动重置，所以 CyclicBarrier 能处理更为复杂的业务场景

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CyclicBarrier源码解读

目录

`CyclicBarrier` 概述

`CyclicBarrier` 源码

`CyclicBarrier` 类的属性

`CyclicBarrier` 构造函数

`await()` 方法

`dowait()` 方法

`CyclicBarrier` 使用示例

`CountDownLatch` 和 `CyclicBarrier` 区别

共同点

不同点

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