CyclicBarrier源码分析

一. CyclicBarrier介绍
二. CyclicBarrier源码分析
- ①. CyclicBarrier的内部类---Generation类
- ②. CyclicBarrier成员变量
- ③. CyclicBarrier的构造函数
- ③. await()方法源码分析
- ④. dowait()方法
- ⑤. breakBarrier() 方法
- ⑥. nextGeneration() 方法
- ⑦. reset()方法
- 三. CyclicBarrier特点
- 四. CyclicBarrier场景实战

一. CyclicBarrier介绍

CyclicBarrier是JDK1.5提供允许一组线程等待彼此都达到一个共同的障碍点的同步的工具。CyclicBarrier适用于固定大小线程池，可以设置一个Runnable任务，当各线程达到共同的障碍点时触发这个任务。
CyclicBarrier就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是一种同步机制允许一组线程相互等待，等到所有线程都到达一个屏障点才退出await方法，它没有直接实现AQS而是借助ReentrantLock来实现的同步机制。
和CountDownLatch相反，需要集齐七颗龙珠，召唤神龙。也就是做加法，开始是0，加到某个值的时候就执行
CyclicBarrier的字面意思就是可循环（cyclic）使用的屏障（Barrier）。它要求做的事情是，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，线程进入屏障通过CyclicBarrier的await方法

二. CyclicBarrier源码分析

①. CyclicBarrier的内部类—Generation类

Generation类有一个属性broken，用来表示当前屏障是否被损坏。

    //静态内部类Generationprivate static class Generation {boolean broken = false;}

②. CyclicBarrier成员变量

该属性有一个为ReentrantLock对象，有一个为Condition对象，而Condition对象又是基于AQS的，所以，归根到底，底层还是由AQS提供支持。

//对扣减屏障值操作进行加锁用。private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//对扣减屏障值操作后阻塞线程用，private final Condition trip = lock.newCondition();//屏障值最大值，不可修改。private final int parties;//各线程到达屏障执行的任务。private final Runnable barrierCommand;//表示栅栏的当前Generation类型对象，此类型里成员只有一个boolean类型的变量，作用是判断屏障是否被打破。private Generation generation = new Generation();//计数器 ,操作扣减用。private int count;

③. CyclicBarrier的构造函数

//屏障值最大值+Runnable任务public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();//计数器count的初始值被设置为partiesthis.parties = parties;this.count = parties;this.barrierCommand = barrierAction;}

③. await()方法源码分析

    //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));}

④. dowait()方法

//核心等待方法private int dowait(boolean timed, long nanos)throws InterruptedException, BrokenBarrierException,TimeoutException {final ReentrantLock lock = this.lock;//加锁lock.lock();try {final Generation g = generation;//1.如果屏障被打破抛出屏障打破异常if (g.broken)throw new BrokenBarrierException();//2.如果当前线程被中断抛出中断异常if (Thread.interrupted()) {//3.打破屏障breakBarrier();//3.抛出中断异常throw new InterruptedException();}//4.屏障值减一int index = --count;//5.如果减一以后屏障值等于0，就要唤醒所有的阻塞线程if (index == 0) {boolean ranAction = false;try {//唤醒所有线程前先执行指定的任务final Runnable command = barrierCommand;//6.是否配置了任务，如果配置了则执行if (command != null)command.run();ranAction = true;//7.如果任务正常运行结束，所有的阻塞线程，并重置屏障值nextGeneration();return 0;} finally {//8.如果任务运行出现异常，则打破屏障if (!ranAction)breakBarrier();}}//如果计数器不为0则执行此循环for (;;) {try {//9.如果不支持等待超时，则调用await()一直等待if (!timed)trip.await();//10.如果支持等待超时，则等待nanos时间else if (nanos > 0L)nanos = trip.awaitNanos(nanos);} catch (InterruptedException ie) {//11.如果线程被中断。如果g == generation不成立说明当前线程已经被唤醒，这里说明还没被唤醒的中断就要打破屏障，否则就标记中断让上层处理。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();}}//11.如果已经打破屏障，抛出BrokenBarrierException异常if (g.broken)throw new BrokenBarrierException();//12.g != generation成立说明已经被激活，这里正常结束if (g != generation)return index;//13.如果超时，则打破屏障抛出超时异常。if (timed && nanos <= 0L) {breakBarrier();throw new TimeoutException();}}} finally {//释放锁lock.unlock();}}

dowait(false, 0L)主要逻辑就是将屏障值count减1，然后进入等待，直到count等于0到达屏障点被唤醒。这里需要注意的是如果一个线程打破屏障，则所有的线程都会被打破抛出BrokenBarrierException异常，并且屏障被打破后如果想继续使用必须调用reset()方法重置。

⑤. breakBarrier() 方法

breakBarrier()就是设置打破屏障状态为ture，然后唤醒所以其他阻塞线程，其他阻塞唤醒后会抛出BrokenBarrierException异常。

    //打翻当前栅栏private void breakBarrier() {//将当前栅栏状态设置为打翻generation.broken = true;//设置计数器的值为需要拦截的线程数count = parties;//唤醒所有其他线程trip.signalAll();}

⑥. nextGeneration() 方法

nextGeneration()是重新初始化屏障状态的，所以调用这个方法后CyclicBarrier可重用。

    //重新初始化屏障状态的private void nextGeneration() {//唤醒所有其他线程trip.signalAll();//设置计数器的值为需要拦截的线程数count = parties;//初始化屏障状态generation = new Generation();}

⑦. reset()方法

先打破屏障，终止各线程等待状态使其他线程抛出BrokenBarrierException异常，然后重置CyclicBarrier状态，使其可重用。

   //重置一个栅栏public void reset() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {//打破屏障breakBarrier();//重置CyclicBarrier状态nextGeneration();} finally {lock.unlock();}}

三. CyclicBarrier特点

可重用，正常情况下可重复使用，中断情况下在调用reset()后重复使用
可中断，运行过程中可中断执行
支持配置Runnable任务，当达到障碍点时可触发

与CountDownLatch比较

相同点：都是同步屏障，都可以中断
不同点: CyclicBarrier到达屏障后唤醒全部线程；而CountDownLatch到达屏障后是一个一个传播唤醒。CyclicBarrier支持配置Runnable任务CountDownLatch不支持；CyclicBarrier可重用CountDownLatch不可重用
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。

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。

四. CyclicBarrier场景实战

集齐7个龙珠，召唤神龙的Demo，我们需要首先创建CyclicBarrier


/**
* 定义一个循环屏障，参数1：需要累加的值，参数2 需要执行的方法
*/
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {System.out.println("召唤神龙");
});

然后同时编写七个线程，进行龙珠收集，但一个线程收集到了的时候，我们需要让他执行await方法，等待到7个线程全部执行完毕后，我们就执行原来定义好的方法

package com.xizi.aqs;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class CyclicBarrierDemo {public static void main(String[] args) {// 定义一个循环屏障，参数1：需要累加的值，参数2 需要执行的方法CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {System.out.println("召唤神龙");});for (int i = 0; i < 7; i++) {final Integer tempInt = i;new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 收集到 第" + tempInt + "颗龙珠");try {// 先到的被阻塞，等全部线程完成后，才能执行方法cyclicBarrier.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}, String.valueOf(i)).start();}}
}

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一. CyclicBarrier介绍

二. CyclicBarrier源码分析

①. CyclicBarrier的内部类—Generation类

②. CyclicBarrier成员变量

③. CyclicBarrier的构造函数

③. await()方法源码分析

④. dowait()方法

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⑦. reset()方法

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