Java并发工具类同步屏障CyclicBarrier

Posted 2020-09-11

作用

CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)，才继续执行。

简介

CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，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。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

应用场景

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的应用场景。比如我们用一个Excel保存了用户所有银行流水，每个Sheet保存一个帐户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户的日均银行流水，先用多线程处理每个sheet里的银行流水，都执行完之后，得到每个sheet的日均银行流水，最后，再用barrierAction用这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流水。

代码示例

实例代码如下：

 1 public class CyclicBarrierTest {
 2 
 3     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
 4 
 5     public static void main(String[] args) {
 6         new Thread(new Runnable() {
 7 
 8             @Override
 9             public void run() {
10                 try {
11                     c.await();
12                 } catch (Exception e) {
13 
14                 }
15                 System.out.println(1);
16             }
17         }).start();
18 
19         try {
20             c.await();
21         } catch (Exception e) {
22 
23         }
24         System.out.println(2);
25     }
26 }

输出

2
1

或者输出

1
2

　　

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3)则主线程和子线程会永远等待，因为没有第三个线程执行await方法，即没有第三个线程到达屏障，所以之前到达屏障的两个线程都不会继续执行。

CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。barrierAction在CyclicBarrier的数目达到后，所有其他线程被唤醒前执行。

代码如下：

 1 public class CyclicBarrierTest2 {
 2 
 3     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());
 4 
 5     public static void main(String[] args) {
 6         new Thread(new Runnable() {
 7 
 8             @Override
 9             public void run() {
10                 try {
11                     c.await();
12                 } catch (Exception e) {
13 
14                 }
15                 System.out.println(1);
16             }
17         }).start();
18 
19         try {
20             c.await();
21         } catch (Exception e) {
22 
23         }
24         System.out.println(2);
25     }
26 
27     static class A implements Runnable {
28 
29         @Override
30         public void run() {
31             System.out.println(3);
32         }
33 
34     }
35 
36 }

输出

3
1
2

　　

CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

• CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。
• CyclicBarrier还提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken方法用来知道阻塞的线程是否被中断。比如以下代码执行完之后会返回true。

isBroken的使用代码如下：

 1 import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
 2 import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
 3 
 4 public class CyclicBarrierTest3 {
 5 
 6     static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
 7 
 8     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
 9         Thread thread = new Thread(new Runnable() {
10 
11             @Override
12             public void run() {
13                 try {
14                     c.await();
15                 } catch (Exception e) {
16                 }
17             }
18         });
19         thread.start();
20         thread.interrupt();
21         try {
22             c.await();
23         } catch (Exception e) {
24             System.out.println(c.isBroken());
25         }
26     }
27 }

输出

true

 

参考：《Java并发编程的艺术》