java并发线程同步工具CyclicBarrier的使用

Posted 2020-07-21 武哥聊编程

上一节中总结了Semaphore同步工具的使用，Semaphore主要提供了一个记数信号量，允许最大线程数运行。CyclicBarrier是另一个同步工具，这一节主要来总结一下CyclicBarrier的使用。先看一下官方的对CyclicBarrier的介绍：

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)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。

我的解释是这样的：

CyclicBarrier 可以使不同的线程彼此等待，在不同的线程都执行完了后，再执行下面的程序。比如A、B、C三个同学要去玩，大巴在校门口，A、B、C分别从各自的寝室出来，先后到达大巴处，先来的必须等待，直到三个同学都来了，大巴才能走。他们要玩两个地方M和N，到了M处，三个同学又各自去玩了，玩完后各自回到大巴上，先回来的必须等待，直到三个同学都到了，大巴才能到N处，这个大巴可以循环利用。这个大巴就是CyclicBarrier。

CyclicBarrier 同步工具相对来说比较简单，因为功能很明确，下面写一个CyclicBarrier 的示例代码：

public class CyclicBarrierTest {

	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
		final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3); //设置要三个线程等待，都执行完了再往下执行

		System.out.println("初始化：当前有" + (cb.getNumberWaiting() + "个线程在等待"));
		
		 //3个任务
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
 
            Runnable run = new Runnable() {  
                public void run() {  
                    try {  
                    	Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));  
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                        		+ "即将到达集合点1，当前已有" + (cb.getNumberWaiting()+1) + "个线程到达，"
                        		+ (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，去集合点2！":"正在等候……"));  
                        // 访问完后，释放 ，如果屏蔽下面的语句，则在控制台只能打印3条记录，之后线程一直阻塞
                        cb.await(); //等待 
                        
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));  
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                        		+ "即将到达集合点2，当前已有" + (cb.getNumberWaiting()+1) + "个线程到达，"
                        		+ (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，去集合点3！":"正在等候……"));   
                        cb.await();
                        
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));  
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                        		+ "即将到达集合点3，当前已有" + (cb.getNumberWaiting()+1) + "个线程到达，"
                        		+ (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，执行完毕！":"正在等候……"));  
                        cb.await();
                        
                    } catch (Exception e) {  
                    }  
                }  
            };  
            service.execute(run);  //执行任务
        }  
        
		service.shutdown(); //关闭线程
	}
}

从代码中可以看出，CyclicBarrier 的使用主要有两点，一是初始化，二是调用await()方法。这个await()方法也就是官方解释中的“公共屏障点”，到了这个点，所有线程都得等待，直到规定数量的线程全部到达才能往下执行。看一下运行效果：

初始化：当前有0个线程在等待
pool-1-thread-3即将到达集合点1，当前已有1个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-2即将到达集合点1，当前已有2个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-1即将到达集合点1，当前已有3个线程到达，都到齐了，去集合点2！
pool-1-thread-2即将到达集合点2，当前已有1个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-3即将到达集合点2，当前已有2个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-1即将到达集合点2，当前已有3个线程到达，都到齐了，去集合点3！
pool-1-thread-3即将到达集合点3，当前已有1个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-1即将到达集合点3，当前已有2个线程到达，正在等候……
pool-1-thread-2即将到达集合点3，当前已有3个线程到达，都到齐了，执行完毕！

CyclicBarrier 的应用场合也很明显：在某种需求中，比如一个大型的任务，常常需要分配好多子任务去执行，只有当所有子任务都执行完成时候，才能执行主任务，这时候，就可以选择CyclicBarrier了。
　　可以再确切一点：假如我们需要统计全国的业务数据，其中各省的数据库是独立的，也就是说按省分库。并且统计的数据量很大，统计过程也比较慢。为了提高性能，快速计算。我们采取并发的方式，多个线程同时计算各省数据，最后再汇总统计，在这里CyclicBarrier就非常有用。
　　关于CyclicBarrier 同步工具就总结这么多吧！

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