CyclicBarrier用法及解析
上一篇聊了一下Semaphore信号灯的用法及源码，这一篇来聊一下CyclicBarrier的用法及解析。
官网解释：
- 允许一组线程全部等待彼此达到共同屏障点的同步辅助。循环阻塞在涉及固定大小的线程方的程序中很有用，这些线程必须偶尔等待彼此。屏障被称为循环 ，因为它可以在等待的线程被释放之后重新使用。
意思就是每个线程都得执行到等待点进行等待，直到所有线程都执行到等待点，才会继续往下执行。相当于日常开会，只有等每个参会的人都到之后才会开始会议。
用法：（以开会举例）
1、会议需要三个人
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
@Override
public void run()
2、这是三个人都到齐之后会执行的代码
System.out.println("三个人都已到达会议室")
}
});
3、定义三个线程，相当于三个参会的人
for (int i = 0; i < 3; i++) {
final int finalI = i;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
4、模拟每人到会议室所需时间
Thread.sleep((long) (Math.random()*5000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("第"+Thread.currentThread().getName()+"个人到达会议室");
try {
5、等待其他人到会议室
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始开会");
}
}, String.valueOf(finalI)).start();
}上述代码运行的结果为：
源码解析：
一、构造方法
有两个构造方法，只有带Runnable参数的构造方法才会在所有线程都到达等待点之后执行Runnable里面的run方法。
CyclicBarrier(int parties) {
this(parties, null);
}
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.parties = parties;
this.count = parties;
this.barrierCommand = barrierAction;
}二、维护锁状态逻辑
其底层使用ReentrantLock+Condition进行锁状态的维护
1、维护锁状态
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition trip = lock.newCondition();
2、线程组数
private final int parties;
3、所有线程到达等待点后执行的Runnable
private final Runnable barrierCommand;
4、需要等待的线程数量
private int count;
6、屏障点定义
private static class Generation {
boolean broken = false;
}具体看看其是如何实现等待逻辑的，线程等待需要调用await方法
public int await() {
return dowait(false, 0L);
}
public int await(long timeout, TimeUnit unit){
return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
}最终调用的是dowait方法
private int dowait(boolean timed, long nanos){
final ReentrantLock lock = this.lock;
1、获取锁
lock.lock();
try {
final Generation g = generation;
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
2、如果线程中断，重置等待线程数量并且唤醒当前等待的线程
if (Thread.interrupted()) {
breakBarrier();
throw new InterruptedException();
}
3、等待线程数减1
int index = --count;
4、当等待线程数为 时
if (index == 0) { // tripped
boolean ranAction = false;
try {
5、执行所有线程都到达等待点之后的Runnable
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null)
command.run();
ranAction = true;
6、唤醒所有线程并生成下一代
nextGeneration();
return 0;
} finally {
if (!ranAction)
breakBarrier();
}
}
7、如果等待线程数不为0
for (;;) {
try {
8、根据传入的参数来决定是定时等待还是非定时等待
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
9、线程中断之后唤醒所有线程并进入下一代
if (g == generation && ! g.broken) {
breakBarrier();
throw ie;
} else {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
10、如果线程因为打翻屏障操作而被唤醒则抛出异常
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
11、如果线程因为换代操作而被唤醒则返回计数器的值
if (g != generation)
return index;
12、如果线程因为时间到了而被唤醒则打翻栅栏并抛出异常
if (timed && nanos <= 0L) {
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}可以看到，是通过index字段控制线程等待的，当index不为0的时候，线程统一会进行阻塞，直到index为0的时候，才会唤醒所有线程，这时候所有线程才会继续往下执行。
三、重复使用
这个跟CountdownLatch不一样的是，CountdownLatch是一次性的，而CycliBarrier是可以重复使用的，只需调用一下reset方法。
public void reset() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
1、破坏当前的屏障点并唤醒所有线程
breakBarrier();
2、生成下一代
nextGeneration();
} finally {
lock.unlock();
}
}
private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
将等待线程数量重置
count = parties;
唤醒所有线程
trip.signalAll();
}
private void nextGeneration() {
唤醒所有线程
trip.signalAll();
将等待线程数量重置
count = parties;
generation = new Generation();
}上述就是对CycliBarrier的解析。
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原始发表：2020-02-22，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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