Java并发之CyclicBarrier（在集合点同步）CyclicBarrier引入创建CyclicBarrier遇到CyclicBarrier之后休眠CyclicBarrier的回调线程Cycli

desperate633

发布于 2018-08-22 16:14:09

2900

发布于 2018-08-22 16:14:09

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CyclicBarrier引入
创建CyclicBarrier
遇到CyclicBarrier之后休眠
CyclicBarrier的回调线程
CyclicBarrier的简单例子
CyclicBarrier进行分治编程的例子

CyclicBarrier引入

CyclicBarrier类是一个同步辅助类，类似于CountDownLatch，但远比CountDownLatch要强大。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。就如下面这个图所示

image.png

CyclicBarrier相当于一个屏障插在线程执行的过程中，取决于线程调用await方法的位置，直到指定线程数量的到达之后，这个屏障才可以取走。

创建CyclicBarrier

当你创建一个CyclicBarrier类的时候，需要指定需要等待的线程数

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);

遇到CyclicBarrier之后休眠

当在线程指定位置设置屏障的时候，只需要调用CyclicBarrier的await方法.

barrier.await();

await方法还可以指定等待的时间。当达到这个等待的时间，即使没有足够的线程到达，这个屏障也会被解除

barrier.await(10, TimeUnit.SECONDS);

终止线程遇到屏障之后的等待条件有下面这些：

足够的线程到达屏障处，自动解除屏障
线程等待屏幕指定的等待时间之后，超时，解除屏障
线程被中断，其他线程被中断，屏障会解除
外部线程调用了CyclicBarrier.reset()方法，屏障解除。

CyclicBarrier的回调线程

CyclicBarrier初始化的时候，可以传入一个runnable对象作为初始化参数，当所有线程都到达屏障点后，屏障会先把这个指定的runnable对象作为线程来执行，执行完之后，就会移除屏障唤醒所有线程，这个特性很有作用，可以达到分治操作，fork/join。想象一下，我们让线程在屏障前计算好各自的结果，然后当所有线程都算完之后，我们在回调线程中执行统计所有计算结果，这样就相当于分治技术了，将一个大任务切分给其他线程分成小任务各自执行，执行完之后就将他们汇总。

Runnable      barrierAction = ... ;
CyclicBarrier barrier       = new CyclicBarrier(2, barrierAction);

CyclicBarrier的简单例子

Runnable barrier1Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("BarrierAction 1 executed ");
    }
};
Runnable barrier2Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("BarrierAction 2 executed ");
    }
};

CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2, barrier1Action);
CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2, barrier2Action);

CyclicBarrierRunnable barrierRunnable1 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);

CyclicBarrierRunnable barrierRunnable2 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);

new Thread(barrierRunnable1).start();
new Thread(barrierRunnable2).start();

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{

    CyclicBarrier barrier1 = null;
    CyclicBarrier barrier2 = null;

    public CyclicBarrierRunnable(
            CyclicBarrier barrier1,
            CyclicBarrier barrier2) {

        this.barrier1 = barrier1;
        this.barrier2 = barrier2;
    }

    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " waiting at barrier 1");
            this.barrier1.await();

            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " waiting at barrier 2");
            this.barrier2.await();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " done!");

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

image.png

CyclicBarrier进行分治编程的例子

我们实现一个CyclicBarrier分治编程的例子我们假设现在一个数组中一个元素出现的次数，我们分出几个线程分别计算不同的行，让他们算完之后在屏障那里wait，然后等所有线程都算完了，我们就可以调用回调线程来计算总的结果

大数组类

package CyclicBarrier;

import java.util.Random;

public class MatrixMock {
    private int[][] data;
    
    public MatrixMock(int size, int length, int number) {
        int counter = 0;
        data = new int[size][length];
        Random random = new Random();
        
        for(int i=0;i<size;i++) {
            for(int j=0;j<length;j++) {
                data[i][j] = random.nextInt(10);
                if(data[i][j] == number)
                    counter++;
            }
        }
        
        System.out.println("矩阵中有 " + counter + " 个要查找的数 " + number);
    }
    
    public int[] getRow(int row) {
        if((row >= 0) && (row < data.length))
            return data[row];
        return null;
    }
}

结果类：

package CyclicBarrier;

public class Results {
    private int[] data;
    
    public Results(int size) {
        data = new int[size];
    }
    
    public void setData(int position, int value) {
        data[position] = value;
    }
    
    public int[] getData() {
        return data;
    }
}

搜索线程

package CyclicBarrier;

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

public class Searcher implements Runnable {

    private int firstRow;
    private int lastRow;
    
    private MatrixMock mock;
    
    private Results results;
    private int number;
    
    private final CyclicBarrier barrier;
    
    
    
    public Searcher(int firstRow, int lastRow, MatrixMock mock, Results results, int number, CyclicBarrier barrier) {
        super();
        this.firstRow = firstRow;
        this.lastRow = lastRow;
        this.mock = mock;
        this.results = results;
        this.number = number;
        this.barrier = barrier;
    }



    @Override
    public void run() {
        int counter;
        
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在搜索数据" + firstRow + " " + lastRow);
        
        for(int i=firstRow;i<lastRow;i++) {
            int[] row = mock.getRow(i);
            counter = 0;
            for(int j=0;j<row.length;j++) {
                if(row[j] == number)
                    counter++;
            }
            results.setData(i, counter);
        }
        
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "查完了");
        
        try {
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "终于等到了");
    }

}

回调线程统计结果

package CyclicBarrier;

public class Grouper implements Runnable {

    private Results results;
    
    public Grouper(Results results) {
        this.results = results;
    }
    
    
    @Override
    public void run() {
        int finalResult = 0;
        
        System.out.println("正在统计结果。。。");
        
        int[] data = results.getData();
        
        for(int number : data) {
            finalResult += number;
        }
        
        System.out.println(finalResult);
    }

}

main类测试

package CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        
        final int ROWS = 10000;
        final int NUMBERS = 10000;
        final int SEACHER = 5;
        final int PARTICIPANTS = 5;
        final int LINES_PARTICIPANTS = 2000;
        
        MatrixMock mock = new MatrixMock(ROWS, NUMBERS, SEACHER);
        
        Results results = new Results(ROWS);
        
        Grouper grouper = new Grouper(results);
        
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(PARTICIPANTS, grouper);
        
        Searcher[] searchers = new Searcher[PARTICIPANTS];
        
        for(int i=0;i<PARTICIPANTS;i++) {
            searchers[i] = new Searcher(i*LINES_PARTICIPANTS, i*LINES_PARTICIPANTS + LINES_PARTICIPANTS, mock, results, 5, barrier);
            new Thread(searchers[i]).start();
        }
    }

}

运行结果

image.png

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原始发表：2017.07.23 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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