Java多線程同步工具類CyclicBarrier如何使用

本文小編為大家詳細介紹“Java多線程同步工具類CyclicBarrier如何使用”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Java多線程同步工具類CyclicBarrier如何使用”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。

CyclicBarrier是什么

CyclicBarrier是Java并發包中提供的一種同步工具類，它可以讓多個線程在某個屏障處等待，直到所有線程都到達該屏障處才繼續執行。CyclicBarrier的實現原理是基于ReentrantLock和Condition實現的，通過多次調用await()方法來實現線程的等待和喚醒。

CyclicBarrier的基本使用方法

CyclicBarrier的基本使用方法非常簡單，只需要創建一個CyclicBarrier對象，并將計數器的值設置為等待的線程數。每個線程執行完畢后，調用CyclicBarrier的await()方法等待其他線程執行完畢，當所有線程都到達屏障處時，屏障將被打開，所有線程將繼續執行。

CyclicBarrier的源碼實現

CyclicBarrier的實現原理是基于ReentrantLock和Condition實現的，通過多次調用await()方法來實現線程的等待和喚醒。CyclicBarrier的源碼實現主要包括兩部分：屏障的初始化和屏障的等待和喚醒。

（1）CyclicBarrier的初始化

在創建CyclicBarrier對象時，需要指定等待的線程數和屏障的執行操作。CyclicBarrier對象的構造方法如下：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

其中，parties表示等待的線程數，barrierAction表示屏障執行的操作。

在構造方法中，會根據等待的線程數創建一個parties大小的ReentrantLock數組和一個Condition對象。ReentrantLock數組用來保證多個線程能夠同時到達屏障處并等待，Condition對象用來進行線程的等待和喚醒。

（2）CyclicBarrier的等待和喚醒

當線程執行到await()方法時，會首先嘗試獲取ReentrantLock對象的鎖，如果獲取失敗，線程會被加入到等待隊列中等待鎖的釋放。當獲取到鎖后，線程會判斷當前的計數器是否已經達到等待的線程數，如果是，則執行屏障的操作并將計數器重置為parties，喚醒等待隊列中的所有線程。如果計數器未達到等待的線程數，則線程會被加入到等待隊列中等待其他線程的到來。

CyclicBarrier的await()方法源碼如下：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    try {
        // 獲取鎖
        lock.lock();
        // 計數器減1
        int index = --count;
        if (index == 0) {
            // 如果計數器為0，執行屏障操作并喚醒等待隊列中的所有線程
            final Runnable command = barrierCommand;
            if (command != null) {
                command.run();
            }
            next
        trip.signalAll();
    } else {
        try {
            // 等待其他線程到達屏障處
            int phase = generation;
            trip.await();
            // 如果是最后一個到達屏障的線程，執行屏障操作并喚醒等待隊列中的所有線程
            if (phase == generation) {
                command = barrierCommand;
                if (command != null) {
                    command.run();
                }
            }
            // 計數器重置
            nextGeneration();
        } catch (InterruptedException ie) {
            // 如果線程在等待時被中斷，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對象的鎖，并將計數器減1。如果計數器為0，則執行屏障的操作并喚醒等待隊列中的所有線程，如果計數器不為0，則等待其他線程到達屏障處。

在等待過程中，如果線程被中斷，將拋出InterruptedException異常。如果屏障被破壞，將拋出BrokenBarrierException異常。如果是最后一個到達屏障的線程，將執行屏障的操作并喚醒等待隊列中的所有線程，并將計數器重置為parties。

CyclicBarrier的使用場景

CyclicBarrier適用于多個線程需要等待彼此到達某個屏障點后再繼續執行的場景。例如，多個線程需要同時執行某個任務，但某個任務需要等待其他任務完成后才能繼續執行，這時就可以使用CyclicBarrier來實現線程的同步和協作。

另外，CyclicBarrier也可以用來實現流水線式的處理，例如生產者消費者模式中，多個生產者可以同時向隊列中添加數據，當隊列滿時，所有生產者需要等待消費者處理完數據后再繼續添加數據。

讀到這里，這篇“Java多線程同步工具類CyclicBarrier如何使用”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。