Java并發(fā)編程（CyclicBarrier）實例詳解

前言：

  使用JAVA編寫并發(fā)程序的時候，我們需要仔細去思考一下并發(fā)流程的控制，如何讓各個線程之間協(xié)作完成某項工作。有時候，我們啟動N個線程去做一件事情，只有當這N個線程都達到某一個臨界點的時候，我們才能繼續(xù)下面的工作，就是說如果這N個線程中的某一個線程先到達預先定義好的臨界點，它必須等待其他N-1線程也到達這個臨界點，接下來的工作才能繼續(xù)，只要這N個線程中有1個線程沒有到達所謂的臨界點，其他線程就算搶先到達了臨界點，也只能等待，只有所有這N個線程都到達臨界點后，接下來的事情才能繼續(xù)。

一、場景描述

有四個游戲玩家玩游戲，游戲有三個關(guān)卡，每個關(guān)卡必須要所有玩家都到達后才能允許通過。其實這個場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關(guān)卡1時才能通過，也就是說線程之間需要相互等待。這和CountDownLatch的應用場景有區(qū)別，CountDownLatch里的線程是到了運行的目標后繼續(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，讓一組線程到達一個屏障(也可以叫同步點)時被阻塞，直到最后一個線程到達屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續(xù)干活。CyclicBarrier默認的構(gòu)造方法是CyclicBarrier(int parties)，其參數(shù)表示屏障攔截的線程數(shù)量，每個線程調(diào)用await方法告訴CyclicBarrier我已經(jīng)到達了屏障，然后當前線程被阻塞。

CyclicBarrier類有兩個常用的構(gòu)造方法：

1. CyclicBarrier(int parties)

這里的parties也是一個計數(shù)器，例如，初始化時parties里的計數(shù)是3，于是擁有該CyclicBarrier對象的線程當parties的計數(shù)為3時就喚醒，注：這里parties里的計數(shù)在運行時當調(diào)用CyclicBarrier:await()時,計數(shù)就加1，一直加到初始的值

2. CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

這里的parties與上一個構(gòu)造方法的解釋是一樣的，這里需要解釋的是第二個入?yún)?Runnable barrierAction),這個參數(shù)是一個實現(xiàn)Runnable接口的類的對象，也就是說當parties加到初始值時就出發(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
 * @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)...
所有玩家進入第二關(guān)！
玩家3進入第二關(guān)...
玩家1進入第二關(guān)...
玩家2進入第二關(guān)...
玩家0進入第二關(guān)...

CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別

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

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