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解析阿里一面CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別

 更新時間:2021年03月21日 07:45:45   作者:java金融  
這篇文章主要介紹了阿里一面CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別是啥,本文給大家介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下

引言

前面一篇文章我們《Java線程并發(fā)工具類CountDownLatch原理及用法》它有一個缺點,就是它的計數(shù)器只能夠使用一次,也就是說當(dāng)計數(shù)器(state)減到為 0的時候,如果 再有線程調(diào)用去 await() 方法,該線程會直接通過,不會再起到等待其他線程執(zhí)行結(jié)果起到同步的作用。為了解決這個問題CyclicBarrier就應(yīng)運(yùn)而生了。

什么是CyclicBarrier

CyclicBarrier是什么?把它拆開來翻譯就是循環(huán)(Cycle)和屏障(Barrier

它的主要作用其實和CountDownLanch差不多,都是讓一組線程到達(dá)一個屏障時被阻塞,直到最后一個線程到達(dá)屏障時,屏障會被打開,所有被屏障阻塞的線程才會繼續(xù)執(zhí)行,不過它是可以循環(huán)執(zhí)行的,這是它與CountDownLanch最大的不同。CountDownLanch是只有當(dāng)最后一個線程把計數(shù)器置為0的時候,其他阻塞的線程才會繼續(xù)執(zhí)行。學(xué)習(xí)CyclicBarrier之前建議先去看看這幾篇文章:

《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)之AQS》

《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)三大利器之Semaphore》

《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)三大利器之CountDownLatch》

如何使用

我們首先先來看下關(guān)于使用CyclicBarrier的一個demo:比如游戲中有個關(guān)卡的時候,每次進(jìn)入下一關(guān)的時候都需要進(jìn)行加載一些地圖、特效背景音樂什么的只有全部加載完了才能夠進(jìn)行游戲:

public class CyclicBarrierExample {
 static class PreTaskThread implements Runnable {
 private String task;
 private CyclicBarrier cyclicBarrier;

 public PreTaskThread(String task, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
  this.task = task;
  this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
 }

 @Override
 public void run() {
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
  Random random = new Random();
  try {
   Thread.sleep(random.nextInt(1000));
   System.out.println(String.format("關(guān)卡 %d 的任務(wù) %s 完成", i, task));
   cyclicBarrier.await();
  } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
   e.printStackTrace();
  }
  }
 }

 public static void main(String[] args) {
  CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, () -> {
  System.out.println("本關(guān)卡所有的前置任務(wù)完成,開始游戲... ...");
  });
  new Thread(new PreTaskThread("加載地圖數(shù)據(jù)", cyclicBarrier)).start();
  new Thread(new PreTaskThread("加載人物模型", cyclicBarrier)).start();
  new Thread(new PreTaskThread("加載背景音樂", cyclicBarrier)).start();
 }
 }
}

輸出結(jié)果如下:

我們可以看到每次游戲開始都會等當(dāng)前關(guān)卡把游戲的人物模型,地圖數(shù)據(jù)、背景音樂加載完成后才會開始進(jìn)行游戲。并且還是可以循環(huán)控制的。

源碼分析

結(jié)構(gòu)組成

 /** The lock for guarding barrier entry */
 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 /** Condition to wait on until tripped */
 private final Condition trip = lock.newCondition();
 /** The number of parties */
 private final int parties;
 /* The command to run when tripped */
 private final Runnable barrierCommand;
 /** The current generation */
 private Generation generation = new Generation();
  • lock:用于保護(hù)屏障入口的鎖
  • trip :達(dá)到屏障并且不能放行的線程在trip條件變量上等待
  • parties :柵欄開啟需要的到達(dá)線程總數(shù)barrierCommand:最后一個線程到達(dá)屏障后執(zhí)行的回調(diào)任務(wù)
  • generation:這是一個內(nèi)部類,通過它實現(xiàn)CyclicBarrier重復(fù)利用,每當(dāng)await達(dá)到最大次數(shù)的時候,就會重新new 一個,表示進(jìn)入了下一個輪回。里面只有一個boolean型屬性,用來表示當(dāng)前輪回是否有線程中斷。

主要方法

await方法

 public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
 try {
  return dowait(false, 0L);
 } catch (TimeoutException toe) {
  throw new Error(toe); // cannot happen
 }
 }
 /**
 * Main barrier code, covering the various policies.
 */
 private int dowait(boolean timed, long nanos)
 throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
  TimeoutException {
 final ReentrantLock lock = this.lock;
 lock.lock();
  try {
  //獲取barrier當(dāng)前的 “代”也就是當(dāng)前循環(huán)
  final Generation g = generation;
  if (g.broken)
  throw new BrokenBarrierException();

  if (Thread.interrupted()) {
  breakBarrier();
  throw new InterruptedException();
  }
  // 每來一個線程調(diào)用await方法都會進(jìn)行減1
  int index = --count;
  if (index == 0) { // tripped
  boolean ranAction = false;
  try {
   final Runnable command = barrierCommand;
   // new CyclicBarrier 傳入 的barrierCommand, command.run()這個方法是同步的,如果耗時比較多的話,是否執(zhí)行的時候需要考慮下是否異步來執(zhí)行。
   if (command != null)
   command.run();
   ranAction = true;
   // 這個方法1. 喚醒所有阻塞的線程,2. 重置下count(count 每來一個線程都會進(jìn)行減1)和generation,以便于下次循環(huán)。
   nextGeneration();
   return 0;
  } finally {
   if (!ranAction)
   breakBarrier();
  }
  }

  // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
  for (;;) {
  try {
   // 進(jìn)入if條件,說明是不帶超時的await
   if (!timed)
    // 當(dāng)前線程會釋放掉lock,然后進(jìn)入到trip條件隊列的尾部,然后掛起自己,等待被喚醒。
   trip.await();
   else if (nanos > 0L)
    //說明當(dāng)前線程調(diào)用await方法時 是指定了 超時時間的!
   nanos = trip.awaitNanos(nanos);
  } catch (InterruptedException ie) {
   //Node節(jié)點在 條件隊列內(nèi) 時 收到中斷信號時 會拋出中斷異常!
   //g == generation 成立,說明當(dāng)前代并沒有變化。
   //! g.broken 當(dāng)前代如果沒有被打破,那么當(dāng)前線程就去打破,并且拋出異常..
   if (g == generation && ! g.broken) {
   breakBarrier();
   throw ie;
   } else {
   // We're about to finish waiting even if we had not
   // been interrupted, so this interrupt is deemed to
   // "belong" to subsequent execution.
   //執(zhí)行到else有幾種情況?
   //1.代發(fā)生了變化,這個時候就不需要拋出中斷異常了,因為 代已經(jīng)更新了,這里喚醒后就走正常邏輯了..只不過設(shè)置下 中斷標(biāo)記。
   //2.代沒有發(fā)生變化,但是代被打破了,此時也不用返回中斷異常,執(zhí)行到下面的時候會拋出 brokenBarrier異常。也記錄下中斷標(biāo)記位。
   Thread.currentThread().interrupt();
   }
  }
  //喚醒后,執(zhí)行到這里,有幾種情況?
  //1.正常情況,當(dāng)前barrier開啟了新的一代(trip.signalAll())
  //2.當(dāng)前Generation被打破,此時也會喚醒所有在trip上掛起的線程
  //3.當(dāng)前線程trip中等待超時,然后主動轉(zhuǎn)移到 阻塞隊列 然后獲取到鎖 喚醒。
  if (g.broken)
   throw new BrokenBarrierException();
  //喚醒后,執(zhí)行到這里,有幾種情況?
  //1.正常情況,當(dāng)前barrier開啟了新的一代(trip.signalAll())
  //2.當(dāng)前線程trip中等待超時,然后主動轉(zhuǎn)移到 阻塞隊列 然后獲取到鎖 喚醒。
  if (g != generation)
   return index;
  //喚醒后,執(zhí)行到這里,有幾種情況?
  //.當(dāng)前線程trip中等待超時,然后主動轉(zhuǎn)移到 阻塞隊列 然后獲取到鎖 喚醒。
  if (timed && nanos <= 0L) {
   breakBarrier();
   throw new TimeoutException();
  }
  }
 } finally {
  lock.unlock();
 }
 }

小結(jié)

到了這里我們是不是可以知道為啥CyclicBarrier可以進(jìn)行循環(huán)計數(shù)?
CyclicBarrier采用一個內(nèi)部類Generation來維護(hù)當(dāng)前循環(huán),每一個await方法都會存儲當(dāng)前的generation,獲取到相同generation對象的屬于同一組,每當(dāng)count的次數(shù)耗盡就會重新new一個Generation并且重新設(shè)置count的值為parties,表示進(jìn)入下一次新的循環(huán)。
從這個await方法我們是不是可以知道只要有一個線程被中斷了,當(dāng)代的 generationbroken 就會被設(shè)置為true,所以會導(dǎo)致其他的線程也會被拋出BrokenBarrierException。相當(dāng)于一個失敗其他也必須失敗,感覺有“強(qiáng)一致性“的味道。

總結(jié)

CountDownLanch是為計數(shù)器是設(shè)置一個值,當(dāng)多次執(zhí)行countdown后,計數(shù)器減為0的時候所有線程被喚醒,然后CountDownLanch失效,只能夠使用一次。

CyclicBarrier是當(dāng)count0時同樣喚醒全部線程,同時會重新設(shè)置countparties,重新new一個generation來實現(xiàn)重復(fù)利用。

結(jié)束

  • 由于自己才疏學(xué)淺,難免會有紕漏,假如你發(fā)現(xiàn)了錯誤的地方,還望留言給我指出來,我會對其加以修正。
  • 如果你覺得文章還不錯,你的轉(zhuǎn)發(fā)、分享、贊賞、點贊、留言就是對我最大的鼓勵。感
  • 謝您的閱讀,十分歡迎并感謝您的關(guān)注。

巨人的肩膀摘蘋果

https://javajr.cn/
http://www.360doc.com/content/20/0812/08/55930996_929792021.shtml
https://www.cnblogs.com/xxyyy/p/12958160.html

到此這篇關(guān)于阿里一面CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別是啥的文章就介紹到這了,更多相關(guān)CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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