java并发编程专题（九）----（JUC）浅析CyclicBarrier

上一篇我们介绍了CountDownlatch，我们知道CountDownlatch是“在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待”，即CountDownLatch的作用是允许1或N个线程等待其他线程完成执行，而我们今天要介绍的CyclicBarrier则是允许N个线程相互等待。

1.CyclicBarrier简介

CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）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。 在JDK中对CyclicBarrier是这样说的“允许一组线程全部等待彼此到达公共屏障点的同步辅助。 循环障碍在涉及必须偶尔彼此等待的固定大小的线程程序中是有用的。屏障称为循环 ，因为它可以在等待线程释放后重新使用”。CountDownLatch的计数器无法被重置；CyclicBarrier的计数器可以被重置后使用，因此它被称为是循环的barrier。

我们先来看一下他的构造方法和使用方式：

构造函数：
    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 (int parties, Runnable barrierAction) //创建一个新的CyclicBarrier ，
                                当给定数量的参与者（线程）等待它时，它将跳闸，当障碍跳闸时，它
                                将执行 给定的障碍动作(Runnable参数提供)，由最后一个线程进入障碍。

    方法：
    int await()   //在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
                  方法之前将一直等待,或者超出了指定的等待时间。
    int getNumberWaiting()  //返回当前在屏障处等待的参与者数目。
    int getParties()        //返回要求启动此 barrier 的参与者数目。
    boolean isBroken()      //查询此屏障是否处于损坏状态。
    void reset()            //将屏障重置为其初始状态。

下面我们来看一个小程序了解一下CyclicBarrier的使用方式：

public class CyclicBarrierTest {
  static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          c.await();
        } catch (Exception e) {

        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在等待...");
      }
    }).start();

    try {
      c.await();
    } catch (Exception e) {

    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在等待...");
    System.out.println("人够了，出发吧 当前有 "+c.getParties()+" 个人参与比赛");
  }
}

输出结果为：

Thread-0正在等待...
main正在等待...
人够了，出发吧 当前有 2 个人参与比赛

Process finished with exit code 0

在上面程序中如果我们把”static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);”中的参数2修改为3的话改程序中的线程Thread-0和main则会一直等待下去，因为CyclicBarrier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，而这最后一个线程迟迟不来，所以屏障也不会被打开。

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，方便处理更复杂的业务场景。我们来看一下示例：

public class CyclicBarrierTest {
  static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2,new PrioExecut());
  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        try {
          c.await();
        } catch (Exception e) {

        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在等待...");
      }
    }).start();

    try {
      c.await();
    } catch (Exception e) {

    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在等待...");
    System.out.println("人够了，出发吧 当前有 "+c.getParties()+" 个人参与比赛");
  }
}

class PrioExecut implements Runnable{
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("我会先跑5秒，不管你信不信！");
  }
}

执行结果为：

我会先跑5秒，不管你信不信！
Thread-0正在等待...
main正在等待...
人够了，出发吧 当前有 2 个人参与比赛

Process finished with exit code 0

我们可以看到构造方法中的参数：new PrioExecut()中的线程会优先执行。

2.CyclicBarrier的应用场景

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的应用场景。比如在支付业务中，我们可以按照事先划分好的片区的形式来统计日收支流水，然后根据片区的计算结果，使用Runnable barrierAction来进行汇总这是一个很好的实现。

3.CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

在javadoc里面的描述是这样的：

CountDownLatch: A synchronization aid that allows one or more threads to wait until a set of operations being performed in other threads completes.

CyclicBarrier : A synchronization aid that allows a set of threads to all wait for each other to reach a common barrier point.

• 根据我的理解：对于CountDownLatch来说，重点是那个“一个线程”, 它在等待其余线程执行完毕他才能执行，而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待，可以终止。比如上文说的跑步的例子，只有5位跑步者同时准备好了，裁判才能下令开始跑步；CyclicBarrier强调的是n个线程，大家相互等待，只要有一个没完成，所有人都得等着。
• CountDownLatch的计数器无法被重置；CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。

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