java并发之同步辅助类Phaser

Posted 2020-10-27

Phaser含义：

更加复杂和强大的同步辅助类。它允许并发执行多阶段任务。当我们有并发任务并且需要分解成几步执行时，（CyclicBarrier是分成两步），就可以选择使用Phaser。Phaser类机制是在每一步结束的位置对线程进行同步，当所有的线程都完成了这一步，才允许执行下一步。
跟其他同步工具一样，必须对Phaser类中参与同步操作的任务数进行初始化，不同的是，可以动态的增加或者减少任务数。

函数：
arriveAndAwaitAdvance()：类似于CyclicBarrier的await()方法，等待其它线程都到来之后同步继续执行。
arriveAndDeregister()：把执行到此的线程从Phaser中注销掉。
isTerminated()：判断Phaser是否终止。
register()：将一个新的参与者注册到Phaser中，这个新的参与者将被当成没有执行完本阶段的线程。
forceTermination()：强制Phaser进入终止态。
... ...

例子
使用Phaser类同步三个并发任务。这三个任务将在三个不同的文件夹及其子文件夹中查找过去24小时内修改过扩展为为.log的文件。这个任务分成以下三个步骤：
1、在执行的文件夹及其子文件夹中获取扩展名为.log的文件
2、对每一步的结果进行过滤，删除修改时间超过24小时的文件
3、将结果打印到控制台
在第一步和第二步结束的时候，都会检查所查找到的结果列表是不是有元素存在。如果结果列表是空的，对应的线程将结束执行，并从Phaser中删除。（也就是动态减少任务数）

文件查找类：

import java.io.File;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Phaser;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class FileSearch implements Runnable {

private String initPath;

private String end;

private List<String> results;

private Phaser phaser;

public FileSearch(String initPath, String end, Phaser phaser) {
    this.initPath = initPath;
    this.end = end;
    this.phaser=phaser;
    results=new ArrayList<>();
}
@Override
public void run() {

    phaser.arriveAndAwaitAdvance();//等待所有的线程创建完成，确保在进行文件查找的时候所有的线程都已经创建完成了

    System.out.printf("%s: Starting.\n",Thread.currentThread().getName());

    // 1st Phase: 查找文件
    File file = new File(initPath);
    if (file.isDirectory()) {
        directoryProcess(file);
    }

    // 如果查找结果为false，那么就把该线程从Phaser中移除掉并且结束该线程的运行
    if (!checkResults()){
        return;
    }

    // 2nd Phase: 过滤结果，过滤出符合条件的（一天内的）结果集
    filterResults();

    // 如果过滤结果集结果是空的，那么把该线程从Phaser中移除，不让它进入下一阶段的执行
    if (!checkResults()){
        return;
    }

    // 3rd Phase: 显示结果
    showInfo();
    phaser.arriveAndDeregister();//任务完成，注销掉所有的线程
    System.out.printf("%s: Work completed.\n",Thread.currentThread().getName());
}
private void showInfo() {
    for (int i=0; i<results.size(); i++){
        File file=new File(results.get(i));
        System.out.printf("%s: %s\n",Thread.currentThread().getName(),file.getAbsolutePath());
    }
    // Waits for the end of all the FileSearch threads that are registered in the phaser
    phaser.arriveAndAwaitAdvance();
}
private boolean checkResults() {
    if (results.isEmpty()) {
        System.out.printf("%s: Phase %d: 0 results.\n",Thread.currentThread().getName(),phaser.getPhase());
        System.out.printf("%s: Phase %d: End.\n",Thread.currentThread().getName(),phaser.getPhase());
        //结果为空，Phaser完成并把该线程从Phaser中移除掉
        phaser.arriveAndDeregister();
        return false;
    } else {
        // 等待所有线程查找完成
        System.out.printf("%s: Phase %d: %d results.\n",Thread.currentThread().getName(),phaser.getPhase(),results.size());
        phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        return true;
    }        
}
private void filterResults() {
    List<String> newResults=new ArrayList<>();
    long actualDate=new Date().getTime();
    for (int i=0; i<results.size(); i++){
        File file=new File(results.get(i));
        long fileDate=file.lastModified();

        if (actualDate-fileDate<TimeUnit.MILLISECONDS.convert(1,TimeUnit.DAYS)){
            newResults.add(results.get(i));
        }
    }
    results=newResults;
}
private void directoryProcess(File file) {
    // Get the content of the directory
    File list[] = file.listFiles();
    if (list != null) {
        for (int i = 0; i < list.length; i++) {
            if (list[i].isDirectory()) {
                // If is a directory, process it
                directoryProcess(list[i]);
            } else {
                // If is a file, process it
                fileProcess(list[i]);
            }
        }
    }
}
private void fileProcess(File file) {
    if (file.getName().endsWith(end)) {
        results.add(file.getAbsolutePath());
    }
}
}

测试主类：

import java.util.concurrent.Phaser;

public class PhaserMain {

public static void main(String[] args) {

    Phaser phaser = new Phaser(3);

    FileSearch system = new FileSearch("C:\\Windows", "log", phaser);
    FileSearch apps = new FileSearch("C:\\Program Files", "log", phaser);
    FileSearch documents = new FileSearch("C:\\Documents And Settings", "log", phaser);

    Thread systemThread = new Thread(system, "System");
    systemThread.start();
    Thread appsThread = new Thread(apps, "Apps");
    appsThread.start();        
    Thread documentsThread = new Thread(documents, "Documents");
    documentsThread.start();
    try {
        systemThread.join();
        appsThread.join();
        documentsThread.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.printf("Terminated: %s\n", phaser.isTerminated());
}

}

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