java多線程開發(fā)之通過對戰(zhàn)游戲?qū)W習(xí)CyclicBarrier
CyclicBarrier是java.util.concurrent包下面的一個工具類，字面意思是可循環(huán)使用（Cyclic）的屏障（Barrier），通過它可以實(shí)現(xiàn)讓一組線程到達(dá)一個屏障（也可以叫同步點(diǎn)）時被阻塞，直到最后一個線程到達(dá)屏障時，所有被屏障攔截的線程才會繼續(xù)執(zhí)行。
這篇文章將介紹CyclicBarrier這個同步工具類的以下幾點(diǎn)
- 通過案例分析
- 兩種不同構(gòu)造函數(shù)測試
- CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別
- await方法及源碼分析。
需求
繼上一篇CountDownLatch模擬游戲加載后，現(xiàn)在用戶點(diǎn)擊開始按鈕后，需要匹配包括自己在內(nèi)的五個玩家才能開始游戲，匹配玩家成功后進(jìn)入到選擇角色階段。當(dāng)5位玩家角色都選擇完畢后，開始進(jìn)入游戲。進(jìn)入游戲時需要加載相關(guān)的數(shù)據(jù)，待全部玩家都加載完畢后正式開始游戲。
解決方案
從需求中可以知道，想要開始游戲需要經(jīng)過三個階段，分別是
匹配玩家
選擇角色
加載數(shù)據(jù)
在這三個階段中，都需要互相等待對方完成才能繼續(xù)進(jìn)入下個階段。
這時可以采用CyclicBarrier來作為各個階段的節(jié)點(diǎn)，等待其他玩家到達(dá)，在進(jìn)入下個階段。
定義繼承Runnable的類
這里名稱就叫做StartGame，包含兩個屬性
private String player; private CyclicBarrier barrier;
通過構(gòu)造函數(shù)初始化兩個屬性
public StartGame(String player, CyclicBarrier barrier) {
this.player = player;
this.barrier = barrier;
}
run方法如下
public void run() {
try {
System.out.println(this.getPlayer()+" 開始匹配玩家...");
findOtherPlayer();
barrier.await();
System.out.println(this.getPlayer()+" 進(jìn)行選擇角色...");
choiceRole();
System.out.println(this.getPlayer()+" 角色選擇完畢等待其他玩家...");
barrier.await();
System.out.println(this.getPlayer()+" 開始游戲,進(jìn)行游戲加載...");
loading();
System.out.println(this.getPlayer()+" 游戲加載完畢等待其他玩家加載完成...");
barrier.await();
start();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
其他的方法findOtherPlayer()、choiceRole()等待使用
Thread.sleep()
來模擬花費(fèi)時間
編寫測試代碼
CyclicBarrier有兩個構(gòu)造函數(shù),如下
public CyclicBarrier(int parties) {}
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
先來看看一個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
CyclicBarrier(int parties)
public static void main(String[] args) throws IOException {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
Thread player1 = new Thread(new StartGame("1",barrier));
Thread player2 = new Thread(new StartGame("2",barrier));
Thread player3 = new Thread(new StartGame("3",barrier));
Thread player4 = new Thread(new StartGame("4",barrier));
Thread player5 = new Thread(new StartGame("5",barrier));
player1.start();
player2.start();
player3.start();
player4.start();
player5.start();
System.in.read();
}
測試結(jié)果如下
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
替換為
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
try {
System.out.println("階段完成，等待2秒...");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("進(jìn)入下個階段...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
再來看看效果
可以看到在到達(dá)某個節(jié)點(diǎn)時，會執(zhí)行實(shí)例化CyclicBarrier時傳入的Runnable對象。而且每一次到達(dá)都會執(zhí)行一次。
CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別
| CountDownLatch | CyclicBarrier |
|---|---|
| 計數(shù)為0時，無法重置 | 計數(shù)達(dá)到0時，計數(shù)置為傳入的值重新開始 |
| 調(diào)用countDown()方法計數(shù)減一，調(diào)用await()方法只進(jìn)行阻塞，對計數(shù)沒任何影響 | 調(diào)用await()方法計數(shù)減一，若減一后的值不等于0，則線程阻塞 |
| 不可重復(fù)使用 | 可重復(fù)使用 |
await方法
public int await(){}
public int await(long timeout, TimeUnit unit){}
無參的await方法這里就不做介紹了，主要介紹下有參的await方法。
有參的await方法傳入兩個參數(shù)，一個是時間、另一個是時間單位
當(dāng)調(diào)用有參的await方法時會出現(xiàn)下方兩個異常
java.util.concurrent.TimeoutException java.util.concurrent.BrokenBarrierException
TimeoutException異常是指調(diào)用await方法后等待時間超過傳入的時間，此時會將CyclicBarrier的狀態(tài)變成broken，其他調(diào)用await方法將會拋出BrokenBarrierException異常，這時的CyclicBarrier將變得不可用，需要調(diào)用reset()方法重置CyclicBarrier的狀態(tài)。
為什么這么說？
源碼分析一波就可以看出來了
不管是有參還是無參的await方法都是調(diào)用CyclicBarrier的dowait(boolean timed, long nanos)方法，這個方法代碼太長了，截取部分貼出來
private int dowait(boolean timed, long nanos){
//加鎖、try catch代碼
final Generation g = generation;
//判斷柵欄的狀態(tài)
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
//...省略
int index = --count;
//(index == 0) 時的代碼，省略
for (;;) {
try {
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {}
//判斷柵欄的狀態(tài)
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
if (g != generation)
return index;
//判斷是否是定時的，且已經(jīng)超時了
if (timed && nanos <= 0L) {
//打破柵欄的狀態(tài)
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
//解鎖
}
在代碼的尾部進(jìn)行判斷當(dāng)前等待是否已經(jīng)超時，如果是會調(diào)用breakBarrier()方法，且拋出TimeoutException異常，下面是breakBarrier()的代碼
private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
trip.signalAll();
}
代碼中將broken狀態(tài)置為true，表示當(dāng)前柵欄移除損壞狀態(tài)，且重置柵欄數(shù)量，然后喚醒其他等待的線程。此時被喚醒的線程或者其他線程進(jìn)入dowait方法時，都會拋出BrokenBarrierException異常
案例源代碼地址：
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