并发编程系列之CyclicBarrier用法简介

Posted 2022-01-04 smileNicky

1、CyclicBarrier循环屏障定义

定义：协同指定数目的线程，让这些线程都在这个屏障前等待，直到所有的线程都到这个屏障前，再一起继续执行。线程执行完成后，这个屏障可以再次使用，因此被称之为循环屏障。

2、CyclicBarrier用法以及原理

• 构造方法，CyclicBarrier(int parties)：parties指定有多少个部分（线程）参与，称之为参与数。
• 构造方法，CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction)：barrierAction，所有参与者都到达屏障时执行一次的命令。在一组线程中最后一个线程到达之后（但在释放所有线程之前），在该线程中执行改命令，该命令只在每个屏障点运行一次。若要在继续执行所有线程之前更新共享状态，此屏障操作很有用。
  • int await() throws InterruptedException,BrowkenBarrierException：线程执行过程会调用await()方法，表明自己已经到达屏障，该线程自己阻塞，等待其它线程也到达屏障；当所有线程都到达屏障，也即线程等待数等于参与数，则释放所有线程，让它们继续执行。返回值int表示到达当前线程的索引号，注意索引号是从parties-1开始减为0。BrokenBarrierException，屏障被破坏异常，当调用await时，或等待过程中屏障被破坏，则会抛出BrokenBarrierException。
  • int await(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException：等待指定时长，如到了时间还不能释放，则将抛出TimeoutException
  • int getNumberWaiting()： 获取当前在屏障处的线程数
  • boolean isBroken()： 判断屏障是否被破坏
  • void reset()：重置屏障为初始化状态。如果当前有线程正在等待，则这些线程将被释放并抛出BrokenBarrierException

3、CyclicBarrier使用注意事项

• 一定要确保有足够多的参与者线程，否则会一直阻塞在屏障处。
• 在线程池中使用要注意，确保线程池的线程数大于等于参与数。

4、CyclicBarrier适用场景

• 线程等待一起执行
• 多次等待一起执行

5、CountDownLatch和CyclicBarrier对比

• CountDownLatch是一部分线程等待另外一部分线程来唤醒
• CyclicBarrier是参与线程彼此等待，都到达了，再一起执行
• CountDownLatch不可以循环引用，CyclicBarrier可以循环使用

6、CyclicBarrier例子

• 场景：多阶段等待一起出发

案例：公司组织周末旅游活动，大家各自从家出发到公司集合，大家都到了之后，出发到公司各自游玩，然后在公园门口集合，再去餐厅就餐，大家都到了就开始用餐。使用并非编程模拟场景。

参与者不变，多次彼此等待。正好可用CyclicBarrier的循环使用特性

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample 

    public static void main(String[] args) 
        int concurrency = 100;
        final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(concurrency , ()->
            System.out.println("*****************准备完成！************");
        );
        final Random random = new Random();
        for (int i = 0 ; i < concurrency; i++) 
            new Thread(() -> 
                try 
                    Thread.sleep(random.nextInt(10_000));
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备就绪");
                try 
                    cyclicBarrier.await();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                 catch (BrokenBarrierException e) 
                    e.printStackTrace();
                
                System.out.println(
                        Thread.currentThread().getName() + " 开始工作....");
            ).start();
        
    

控制台打印：

... 
Thread-12准备就绪
Thread-58准备就绪
Thread-75准备就绪
Thread-25准备就绪
*****************准备完成！************
Thread-25 开始工作....
Thread-89 开始工作....
Thread-34 开始工作....
...