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Java多線程循環(huán)柵欄CyclicBarrier正確使用方法

更新時間：2023年09月24日 09:49:37 作者：呆小魚LQ

這篇文章主要介紹了Java多線程循環(huán)柵欄CyclicBarrier正確使用方法詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

前言

本篇文章的代碼示例已放到 github 上，Git地址為：advance（記錄每一個學(xué)習(xí)過程），大家把代碼下載下來之后，全局搜索一些關(guān)鍵代碼，即可找到該文章的源碼。

使用場景

想象一個這樣的場景，我們在打王者榮耀/英雄聯(lián)盟的時候，都會有一個匹配機(jī)制，需要10個人都加載完成后，大家才能一起進(jìn)入游戲，不然會出現(xiàn)大家進(jìn)入游戲的時間不一致的情況，這個時候就可以使用CyclicBarrier來實(shí)現(xiàn)。

基本原理

使用CyclicBarrier的線程被叫做參與方，它的內(nèi)部維護(hù)了一個顯式鎖。參與方只需要執(zhí)行await()就可以參與等待，此時這些線程會被暫停。當(dāng)最后一個線程執(zhí)行await()方法后，其他被暫停的線程都會被喚醒，而最后一個線程不會被暫停。

常用方法

//構(gòu)造器，定義參與的線程數(shù)
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(10);
//構(gòu)造器，可以傳入跳柵后需要執(zhí)行的線程
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction);
//將屏障重置為其初始狀態(tài)
void reset()
//進(jìn)行等待
int await()
//進(jìn)行等待，同時具備超時時間
public int await(long timeout, TimeUnit unit)

使用示例

定義玩家運(yùn)行程序

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    private int number;
    public CyclicBarrierRunnable(CyclicBarrier cyclicBarrier, int number) {
        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        this.number = number;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("玩家" + number + "號正在加載游戲...");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            cyclicBarrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("線程執(zhí)行出現(xiàn)問題");
        }
        System.out.println("玩家" + number + "號加載完成。");
    }
}

定義主程序

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(10);
        //獲取參與方的總數(shù)
        System.out.println("參與方的總數(shù)為：" + cyclicBarrier.getParties());
        //獲取此時等待的線程數(shù)
        System.out.println("此時等待的線程數(shù)為：" + cyclicBarrier.getNumberWaiting());
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            CyclicBarrierRunnable runnable = new CyclicBarrierRunnable(cyclicBarrier, i);
            new Thread(runnable).start();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

執(zhí)行說明

主線程每隔2秒會啟動一個子線程執(zhí)行，子線程打印“準(zhǔn)備執(zhí)行”后，會調(diào)用await()方法進(jìn)行等待，從結(jié)果我們可以看出：當(dāng)最后一個CyclicBarrier.await()方法被執(zhí)行后，所有的等待線程同時被喚醒，同時開始執(zhí)行。

內(nèi)部原理

CyclicBarrier內(nèi)部使用了一個條件變量trip來實(shí)現(xiàn)等待/通知。

CyclicBarrier內(nèi)部實(shí)現(xiàn)使用了分代的概念用于表示CyclicBarrier實(shí)例是可以重復(fù)使用的。

除最后一個線程外的任何一個參與方都相當(dāng)于一個等待線程，這些線程所使用的保護(hù)條件是：“當(dāng)前分代內(nèi)，尚未執(zhí)行await方法的參與方個數(shù)為0”。await()方法每被執(zhí)行一次，相應(yīng)實(shí)例的parties值會減少1.最后一個線程相當(dāng)于通知線程，它執(zhí)行await()會使相應(yīng)實(shí)例的parties的值變?yōu)?，此線程會先執(zhí)行barrierAction.run()，然后再執(zhí)行trip.signalAll()來喚醒所有等待線程。