Java并發(fā)編程（CyclicBarrier）實(shí)例詳解

前言：

  使用JAVA編寫(xiě)并發(fā)程序的時(shí)候，我們需要仔細(xì)去思考一下并發(fā)流程的控制，如何讓各個(gè)線程之間協(xié)作完成某項(xiàng)工作。有時(shí)候，我們啟動(dòng)N個(gè)線程去做一件事情，只有當(dāng)這N個(gè)線程都達(dá)到某一個(gè)臨界點(diǎn)的時(shí)候，我們才能繼續(xù)下面的工作，就是說(shuō)如果這N個(gè)線程中的某一個(gè)線程先到達(dá)預(yù)先定義好的臨界點(diǎn)，它必須等待其他N-1線程也到達(dá)這個(gè)臨界點(diǎn)，接下來(lái)的工作才能繼續(xù)，只要這N個(gè)線程中有1個(gè)線程沒(méi)有到達(dá)所謂的臨界點(diǎn)，其他線程就算搶先到達(dá)了臨界點(diǎn)，也只能等待，只有所有這N個(gè)線程都到達(dá)臨界點(diǎn)后，接下來(lái)的事情才能繼續(xù)。

一、場(chǎng)景描述

有四個(gè)游戲玩家玩游戲，游戲有三個(gè)關(guān)卡，每個(gè)關(guān)卡必須要所有玩家都到達(dá)后才能允許通過(guò)。其實(shí)這個(gè)場(chǎng)景里的玩家中如果有玩家A先到了關(guān)卡1，他必須等到其他所有玩家都到達(dá)關(guān)卡1時(shí)才能通過(guò)，也就是說(shuō)線程之間需要相互等待。這和CountDownLatch的應(yīng)用場(chǎng)景有區(qū)別，CountDownLatch里的線程是到了運(yùn)行的目標(biāo)后繼續(xù)干自己的其他事情，而這里的線程需要等待其他線程后才能繼續(xù)完成下面的工作。

二、CyclicBarrier介紹

CyclicBarrier 的字面意思是可循環(huán)使用(Cyclic)的屏障(Barrier)。它要做的事情是，讓一組線程到達(dá)一個(gè)屏障(也可以叫同步點(diǎn))時(shí)被阻塞，直到最后一個(gè)線程到達(dá)屏障時(shí)，屏障才會(huì)開(kāi)門(mén)，所有被屏障攔截的線程才會(huì)繼續(xù)干活。CyclicBarrier默認(rèn)的構(gòu)造方法是CyclicBarrier(int parties)，其參數(shù)表示屏障攔截的線程數(shù)量，每個(gè)線程調(diào)用await方法告訴CyclicBarrier我已經(jīng)到達(dá)了屏障，然后當(dāng)前線程被阻塞。

CyclicBarrier類(lèi)有兩個(gè)常用的構(gòu)造方法：

1. CyclicBarrier(int parties)

這里的parties也是一個(gè)計(jì)數(shù)器，例如，初始化時(shí)parties里的計(jì)數(shù)是3，于是擁有該CyclicBarrier對(duì)象的線程當(dāng)parties的計(jì)數(shù)為3時(shí)就喚醒，注：這里parties里的計(jì)數(shù)在運(yùn)行時(shí)當(dāng)調(diào)用CyclicBarrier:await()時(shí),計(jì)數(shù)就加1，一直加到初始的值

2. CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

這里的parties與上一個(gè)構(gòu)造方法的解釋是一樣的，這里需要解釋的是第二個(gè)入?yún)?Runnable barrierAction),這個(gè)參數(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類(lèi)的對(duì)象，也就是說(shuō)當(dāng)parties加到初始值時(shí)就出發(fā)barrierAction的內(nèi)容。

代碼示例

package com.itmyhome;

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


/**
 * 玩家類(lèi)
 * @author itmyhome
 *
 */
class Player implements Runnable {
  private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  private int id;

  public Player(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
    this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
    this.id = id;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      System.out.println("玩家" + id + "正在玩第一關(guān)...");
      cyclicBarrier.await();
      System.out.println("玩家" + id + "進(jìn)入第二關(guān)...");
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch (BrokenBarrierException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}


public class CyclicBarrierTest {
  public static void main(String[] args) {
    // CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4);
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4,
        new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            System.out.println("所有玩家進(jìn)入第二關(guān)！");
          }
        });

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      new Thread(new Player(i, cyclicBarrier)).start();
    }
  }
}

輸出結(jié)果:

玩家0正在玩第一關(guān)...
玩家3正在玩第一關(guān)...
玩家2正在玩第一關(guān)...
玩家1正在玩第一關(guān)...
所有玩家進(jìn)入第二關(guān)！
玩家3進(jìn)入第二關(guān)...
玩家1進(jìn)入第二關(guān)...
玩家2進(jìn)入第二關(guān)...
玩家0進(jìn)入第二關(guān)...

CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別

• CountDownLatch: 一個(gè)線程(或者多個(gè))， 等待另外N個(gè)線程完成某個(gè)事情之后才能執(zhí)行。
• CyclicBarrier: N個(gè)線程相互等待，任何一個(gè)線程完成之前，所有的線程都必須等待。
• CountDownLatch的計(jì)數(shù)器只能使用一次。而CyclicBarrier的計(jì)數(shù)器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能處理更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，比如如果計(jì)算發(fā)生錯(cuò)誤，可以重置計(jì)數(shù)器，并讓線程們重新執(zhí)行一次。
• CountDownLatch：減計(jì)數(shù)方式，CyclicBarrier：加計(jì)數(shù)方式

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