CyclicBarrier是什么

CyclicBarrier是Java并發(fā)包中提供的一種同步工具類(lèi)，它可以讓多個(gè)線(xiàn)程在某個(gè)屏障處等待，直到所有線(xiàn)程都到達(dá)該屏障處才繼續(xù)執(zhí)行。CyclicBarrier的實(shí)現(xiàn)原理是基于ReentrantLock和Condition實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)多次調(diào)用await()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程的等待和喚醒。

CyclicBarrier的基本使用方法

CyclicBarrier的基本使用方法非常簡(jiǎn)單，只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)CyclicBarrier對(duì)象，并將計(jì)數(shù)器的值設(shè)置為等待的線(xiàn)程數(shù)。每個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行完畢后，調(diào)用CyclicBarrier的await()方法等待其他線(xiàn)程執(zhí)行完畢，當(dāng)所有線(xiàn)程都到達(dá)屏障處時(shí)，屏障將被打開(kāi)，所有線(xiàn)程將繼續(xù)執(zhí)行。

CyclicBarrier的源碼實(shí)現(xiàn)

CyclicBarrier的實(shí)現(xiàn)原理是基于ReentrantLock和Condition實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)多次調(diào)用await()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程的等待和喚醒。CyclicBarrier的源碼實(shí)現(xiàn)主要包括兩部分：屏障的初始化和屏障的等待和喚醒。

（1）CyclicBarrier的初始化

在創(chuàng)建CyclicBarrier對(duì)象時(shí)，需要指定等待的線(xiàn)程數(shù)和屏障的執(zhí)行操作。CyclicBarrier對(duì)象的構(gòu)造方法如下：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

其中，parties表示等待的線(xiàn)程數(shù)，barrierAction表示屏障執(zhí)行的操作。

在構(gòu)造方法中，會(huì)根據(jù)等待的線(xiàn)程數(shù)創(chuàng)建一個(gè)parties大小的ReentrantLock數(shù)組和一個(gè)Condition對(duì)象。ReentrantLock數(shù)組用來(lái)保證多個(gè)線(xiàn)程能夠同時(shí)到達(dá)屏障處并等待，Condition對(duì)象用來(lái)進(jìn)行線(xiàn)程的等待和喚醒。

（2）CyclicBarrier的等待和喚醒

當(dāng)線(xiàn)程執(zhí)行到await()方法時(shí)，會(huì)首先嘗試獲取ReentrantLock對(duì)象的鎖，如果獲取失敗，線(xiàn)程會(huì)被加入到等待隊(duì)列中等待鎖的釋放。當(dāng)獲取到鎖后，線(xiàn)程會(huì)判斷當(dāng)前的計(jì)數(shù)器是否已經(jīng)達(dá)到等待的線(xiàn)程數(shù)，如果是，則執(zhí)行屏障的操作并將計(jì)數(shù)器重置為parties，喚醒等待隊(duì)列中的所有線(xiàn)程。如果計(jì)數(shù)器未達(dá)到等待的線(xiàn)程數(shù)，則線(xiàn)程會(huì)被加入到等待隊(duì)列中等待其他線(xiàn)程的到來(lái)。

CyclicBarrier的await()方法源碼如下：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    try {
        // 獲取鎖
        lock.lock();
        // 計(jì)數(shù)器減1
        int index = --count;
        if (index == 0) {
            // 如果計(jì)數(shù)器為0，執(zhí)行屏障操作并喚醒等待隊(duì)列中的所有線(xiàn)程
            final Runnable command = barrierCommand;
            if (command != null) {
                command.run();
            }
            next
        trip.signalAll();
    } else {
        try {
            // 等待其他線(xiàn)程到達(dá)屏障處
            int phase = generation;
            trip.await();
            // 如果是最后一個(gè)到達(dá)屏障的線(xiàn)程，執(zhí)行屏障操作并喚醒等待隊(duì)列中的所有線(xiàn)程
            if (phase == generation) {
                command = barrierCommand;
                if (command != null) {
                    command.run();
                }
            }
            // 計(jì)數(shù)器重置
            nextGeneration();
        } catch (InterruptedException ie) {
            // 如果線(xiàn)程在等待時(shí)被中斷，拋出InterruptedException異常
            cancel();
            throw ie;
        } catch (BrokenBarrierException bbe) {
            // 如果屏障被破壞，拋出BrokenBarrierException異常
            broken = true;
            trip = new Condition[parties];
            throw bbe;
        }
    }
    return index;
} finally {
    // 釋放鎖
    lock.unlock();
}
}

在CyclicBarrier的await()方法中，首先獲取ReentrantLock對(duì)象的鎖，并將計(jì)數(shù)器減1。如果計(jì)數(shù)器為0，則執(zhí)行屏障的操作并喚醒等待隊(duì)列中的所有線(xiàn)程，如果計(jì)數(shù)器不為0，則等待其他線(xiàn)程到達(dá)屏障處。

在等待過(guò)程中，如果線(xiàn)程被中斷，將拋出InterruptedException異常。如果屏障被破壞，將拋出BrokenBarrierException異常。如果是最后一個(gè)到達(dá)屏障的線(xiàn)程，將執(zhí)行屏障的操作并喚醒等待隊(duì)列中的所有線(xiàn)程，并將計(jì)數(shù)器重置為parties。

CyclicBarrier的使用場(chǎng)景

CyclicBarrier適用于多個(gè)線(xiàn)程需要等待彼此到達(dá)某個(gè)屏障點(diǎn)后再繼續(xù)執(zhí)行的場(chǎng)景。例如，多個(gè)線(xiàn)程需要同時(shí)執(zhí)行某個(gè)任務(wù)，但某個(gè)任務(wù)需要等待其他任務(wù)完成后才能繼續(xù)執(zhí)行，這時(shí)就可以使用CyclicBarrier來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程的同步和協(xié)作。

另外，CyclicBarrier也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)式的處理，例如生產(chǎn)者消費(fèi)者模式中，多個(gè)生產(chǎn)者可以同時(shí)向隊(duì)列中添加數(shù)據(jù)，當(dāng)隊(duì)列滿(mǎn)時(shí)，所有生產(chǎn)者需要等待消費(fèi)者處理完數(shù)據(jù)后再繼續(xù)添加數(shù)據(jù)。

總結(jié)

CyclicBarrier是Java并發(fā)包中提供的一種同步工具類(lèi)，可以讓多個(gè)線(xiàn)程在某個(gè)屏障處等待，直到所有線(xiàn)程都到達(dá)該屏障處才繼續(xù)執(zhí)行。CyclicBarrier的實(shí)現(xiàn)原理是基于ReentrantLock和Condition實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)多次調(diào)用await()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程的等待和喚醒。CyclicBarrier適用于多個(gè)線(xiàn)程需要等待彼此到達(dá)某個(gè)屏障點(diǎn)后再繼續(xù)執(zhí)行的場(chǎng)景。

到此這篇關(guān)于Java多線(xiàn)程同步工具類(lèi)CyclicBarrier的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java CyclicBarrier內(nèi)容請(qǐng)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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