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并发工具类CyclicBarrier介绍与源码解析

在上一篇文章中介绍了Condition的作用,而CyclicBarrier就是通过它来实现自己的功能的,今天就在阅读源码的同时来看看它的运用。

CyclicBarrier功能

CyclicBarrier与CountDownLatch比较相似,CountDownLatch的await方法阻塞线程,直到足够数量的countDown后所有线程重新开始运行,而CyclicBarrier的await则是阻塞线程,当await的数量达到指定数量是所有阻塞线程直接重新开始运行

构造方法与结构

CyclicBarrier有两个构造方法“public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)“与”public CyclicBarrier(int parties)”。其中parties是在调用await方法次数达到的最大次数,当达到就会唤醒所有阻塞线程。barrierAction是当正常唤醒所有线程前优先执行的任务。

属性主要有以下几个:

//这两个属性用来保持同步和线程阻塞与唤醒

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

private final Condition trip = lock.newCondition();

//每个轮的最大await的次数

private final int parties;

//当线程被唤醒前可以优先一些执行任务,可以设置在这里

private final Runnable barrierCommand;

//这是一个内部类,通过它实现CyclicBarrier重复利用,每当await达到最大次数的时候,就会新建一个放到这里,表示进入了下一个轮回,里面只有一个boolean型属性,用来表示当前轮回是否有线程中断,

private Generation generation = new Generation();

//当前轮回剩余await的次数,初始值是parties,没调用一次await方法就减一,当减到0就唤醒线程。

private int count;

这几个属性可能在这里还不清楚他们的作用,不过接下来下一节就清楚了。

主要方法

CyclicBarrier最主要的方法就是await方法了,而await方法调用的是一个私有方法dowait,dowait的方法源码较长这里就不贴出来了,通过流程图分析下如下图:

我把dowait方法主要分成3步:

第一步是记录当前代generation,并且count减一。第二、三步是根据count减少后的值进行判断。

第二步是count等于0的情况,表明调用await方法达到预设次数,应该唤醒其他线程,不过步骤是优先运行设置的barrierCommand任务,然后创建下一代generation,表示后面调用await会进入下一个轮回,最后才是唤醒所有线程。

第三步是最后一步,也是发生阻塞线程的地方,当count不等于0则会直接阻塞线程,await支持阻塞指定时间,这里就没有特别说明了。当线程被唤醒,这里唤醒有两种情况:一种是第二步最后的唤醒,应该重新new了一个generation,所以可以让线程跳出循环,不在阻塞线程。一种是因为有一个线程抛出中断异常而唤醒,中断异常会修改g的broken为true,使当前线程抛出指定的异常。

总结await方法

CyclicBarrier利用一个内部类Generation来维护当前循环,每一个await方法都会存储当前的generation,获取到相同generation对象的属于同一组,每当count的次数耗尽就会重新new一个Generation,表示进入下一次。

只要有一个线程中断就会破坏中断,会把generation的broken设置为true,因为在await方法最前面和唤醒后第一步就是判断broken的状态,也就是说只要有一个线程中断,所有线程都会抛出异常,CyclicBarrier会永久失效,感觉就想一个强一致性

总结

CountDownLatch是预设置一个值,当多次countdown后所有线程被唤醒,然后countdown失效。而CyclicBarrier是当count为0时同样唤醒全部线程,同时会重新设置count为parties,重新new一个generation,实现重复利用。

通过分析await方法发现只要有一个线程被中断,所有线程都不会执行成功,相当于是所有线程必须一致,这应该是一个他比较独特的特性。

Java程序员日常学习笔记,如理解有误欢迎各位交流讨论!

  • 发表于:
  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20200811A0UOGJ00?refer=cp_1026
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