Java并发实例之CyclicBarrier的使用
最近一直整并发这块东西，顺便写点Java并发的例子，给大家做个分享，也强化下自己记忆，如果有什么错误或者不当的地方，欢迎大家斧正。
CyclicBarrier是一种多线程并发控制实用工具，和CountDownLatch非常类似，它也可以实现线程间的计数等待，但是它的功能比CountDownLatch更加复杂且强大。
CyclicBarrier的介绍
CyclicBarrier 的字面意思是可循环（Cyclic）使用的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。线程进入屏障通过CyclicBarrier的await()方法。
CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。
CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction这个Runnable对象，方便处理更复杂的业务场景。
public CyclicBarrier(int parties) {
this(parties, null);
}
public int getParties() {
return parties;
}
实现原理：在CyclicBarrier的内部定义了一个Lock对象，每当一个线程调用CyclicBarrier的await方法时，将剩余拦截的线程数减1，然后判断剩余拦截数是否为0，如果不是，进入Lock对象的条件队列等待。如果是，执行barrierAction对象的Runnable方法，然后将锁的条件队列中的所有线程放入锁等待队列中，这些线程会依次的获取锁、释放锁，接着先从await方法返回，再从CyclicBarrier的await方法中返回。
CyclicBarrier主要用于一组线程之间的相互等待，而CountDownLatch一般用于一组线程等待另一组些线程。实际上可以通过CountDownLatch的countDown()和await()来实现CyclicBarrier的功能。即 CountDownLatch中的countDown()+await() = CyclicBarrier中的await()。注意：在一个线程中先调用countDown()，然后调用await()。
构造函数CyclicBarrier可以理解为循环栅栏，这个计数器可以反复使用。比如，假设我们将计数器设置为10，那么凑齐第一批10个线程后，计数器就会归零，然后接着凑齐下一批10个线程，这就是它的内在含义。
LOL和王者荣耀的玩家很多，许多人应该都有打大龙的经历，话说前期大家打算一起去偷大龙，由于前期大家都比较弱，需要五个人都齐了才能打大龙，这样程序该如何实现呢？本人很菜，开始我的代码是这么写的（哈哈大家不要纠结我的时间）：
public class KillDragon {
/**
* 模拟打野去打大龙
*/
public static void dayePlayDragon(){
System.out.println("打野在去打大龙的路上，需要10s");
}
/**
* 模拟上单去打大龙
*/
public static void shangdanPlayDragon(){
System.out.println("上单在去打大龙的路上，需要10s");
}
/**
* 模拟中单去打大龙
*/
public static void zhongdanPlayDragon(){
System.out.println("中单在去打大龙的路上，需要10s");
}
/**
* 模拟ADC和辅助去打大龙
*/
public static void adcAndFuzhuPlayDragon(){
System.out.println("ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s");
}
/**
* 模拟大家一起去打大龙
*/
public static void killDragon()
{
System.out.println("打大龙...");
}
public static void main(String[] args)
{
dayePlayDragon();
shangdanPlayDragon();
zhongdanPlayDragon();
adcAndFuzhuPlayDragon();
killDragon();
}
结果如下：
打野在去打大龙的路上，需要10s 上单在去打大龙的路上，需要10s 中单在去打大龙的路上，需要10s ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s 打大龙...
这完了，大家在路上的时间就花了40s了，显然是错误的。要是都这么干，对方把你塔都要偷光了。不行得改进下，怎么改呢，多线程并发执行，如是我改成了下面这样的，用volatile关键字。
private static volatile int i = 4;
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
while (i!=0){
}
while (i==0) {
killDragon();
i--;
long t = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
dayePlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
i--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
shangdanPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
i--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
zhongdanPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
i--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
adcAndFuzhuPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
i--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
结果如下：
打野在去打大龙的路上，需要10s 上单在去打大龙的路上，需要10s 中单在去打大龙的路上，需要10s ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s 打大龙... 总共耗时：10005毫秒
结果似乎还不错，但是处理起来实在是有点麻烦，需要 while (i!=0)一直在那循环着。这时候学到了用 CyclicBarrier来处理，代码如下:
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
try {
barrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
killDragon();
long t = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
dayePlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
shangdanPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
zhongdanPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
adcAndFuzhuPlayDragon();
try {
Thread.sleep(10000);
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
大家都没到达之前都等待，结果如下：
打野在去打大龙的路上，需要10s 上单在去打大龙的路上，需要10s 中单在去打大龙的路上，需要10s ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s 打大龙... 总共耗时：10002毫秒
CyclicBarrier相当于线程的计数器：
CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。
CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。
CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。
当然这样使用CyclicBarrier和使用CountDownLatch是没什么区别的，正如前文所说的CyclicBarrier的功能更加的复杂且强大。给大家看一个《实战Java高并发程序设计》一书上的一个例子。
比如：司令下达命令，要求10个士兵去一起完成一项任务。这时，就会要求10个士兵先集合报道，接着，一起雄赳赳气昂昂地去执行任务。当10个士兵都执行完了任务，那么司机就可以对外宣称，任务完成。相比CountDownLatch，CyclicBarrier可以接受一个参数作为BarrierAction。所谓的BarrierAction就是当计数器一次计数完成后，系统会执行的动作。如下构造函数，其中，parties表示技术总数，也就是参与的线程总数。
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
下面示例演示了上述任务场景
public class CyclicBarrierDemo {
public static class Soldier implements Runnable {
private String soldier;
private final CyclicBarrier cyclicBarrier;
public Soldier(CyclicBarrier cyclicBarrier, String soldier) {
this.soldier = soldier;
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
try {
cyclicBarrier.await();
doWork();
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
void doWork() {
try {
Thread.sleep(Math.abs(new Random().nextInt() % 10000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(soldier + ":任务完成");
}
}
public static class BarrierRun implements Runnable {
boolean flag;
int N;
public BarrierRun(boolean flag, int N) {
this.flag = flag;
this.N = N;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
System.out.println("司令:[士兵" + N + "个,任务完成!");
} else {
System.out.println("司令:[士兵" + N + "个,集合完毕!");
flag = true;
}
}
}
public static void main(String args[]) {
final int N = 10;
Thread[] allSoldier = new Thread[N];
boolean flag = false;
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(N, new BarrierRun(flag, N));
System.out.println("集合队伍!");
for (int i = 0; i < N; i++) {
System.out.println("士兵" + i + "报道!");
allSoldier[i] = new Thread(new Soldier(cyclicBarrier, "士兵" + i));
allSoldier[i].start();
}
}
}
执行结果如下：
集合队伍! 士兵0报道! 士兵1报道! 士兵2报道! 士兵3报道! 士兵4报道! 士兵5报道! 士兵6报道! 士兵7报道! 士兵8报道! 士兵9报道! 司令:[士兵10个,集合完毕! 士兵0:任务完成 士兵2:任务完成 士兵9:任务完成 士兵3:任务完成 士兵7:任务完成 士兵8:任务完成 士兵1:任务完成 士兵4:任务完成 士兵5:任务完成 士兵6:任务完成 司令:[士兵10个,任务完成!
总结
以上就是本文关于Java并发实例之CyclicBarrier的使用的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：
java并发学习之BlockingQueue实现生产者消费者详解
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