并发包之CyclicBarrier

同步屏障CyclicBarrier

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运行。它的功能比CountDownLatch 更加复杂且强大

CyclicBarrier 可以理解为循环栅栏,栅栏就是一种障碍物,这里就是用来阻止线程继续执行要求线程在栅栏处等待, Cyclic意为循环,也就是说这个计数器可以重复使用,比如,我们将技术器设置为10,那么凑齐第一批10个线程后,计数器就会归0,然后接着凑齐下一批10个线程,这就是循环栅栏的内在含义.

比countDownLatch 略微强大一些,CyclicBarrier可以接收一个参数作为barrierAction, barrierAction 就是当计数器一次计数完成后系统会执行的动作,所以有如下的构造函数

public CyclicBarrier(int number,Runnable barrierAction)

简介

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。当都到达await()的时候,屏障自动打开,示例代码如下。

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.print(1);
            }
        }).start();
        try{
            c.await();
        }catch (Exception e){}
        System.out.print(2);
    }
}

因为主线程,子线程的调度是由CPU决定的,两个线程都有可能先执行,所以会产生两种输出

1 2 或者 2 1

如果把new CyclicBarrier(2)改成new CyclicBarrier(3) 则主线程和子线程都会永远等待,因为没有第三个线程执行await方法,即没有第三个线程到达屏障,所以之前到达的两个线程都不会继续运行.

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.

public class CyclicBarrierDemo {
    public static class Soldier implements Runnable
    {
        private String soldier;
        private final CyclicBarrier cyclic;

        Soldier(CyclicBarrier cyclic, String soldiername)
        {
            this.cyclic=cyclic;
            this.soldier =soldiername;
        }

        public void run()
        {
            try {
                // 每一个都要等待,直到所有的都完成.
                cyclic.await();
                dowork();
                cyclic.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        void dowork() //模拟做任务
        {
            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;
        }
        public void run()
        {
            if(flag)
            {
                System.out.println(N+"任务完成");
            }
            else
            {
                System.out.println(N+"集合完毕");
                flag=true;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        final int N=10;
        Thread[] threads =new Thread[N];
        boolean flag = false;
        CyclicBarrier cyclicBarrier =new CyclicBarrier(N,new BarrierRun(flag,N));// 创建了一个屏障
        System.out.println("集合队伍");
        for(int i=0;i<N;i++)
        {
            System.out.println(i+"报道");
            threads[i]=new Thread(new Soldier(cyclicBarrier," "+i));//每一个线程都传进去屏障.
            threads[i].start();
        }
    }
}

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场景。例如,用一个Excel保存了用户所有银行流水,每个Sheet保存一个账户近一年的每笔银行流水,现在需要统计用户的日均银行流水,先用多线程处理每个sheet里的银行流水,都执行完之后,得到每个sheet的日均银行流水,最后,再用barrierAction用这些线程的计算结果,计算出整个Excel 的日均银行流水.

CyclicBarrier 实现

CyclicBarrier实现主要基于ReentrantLock

CyclicBarrier和CountDownLatch 的区别

Countdownlatch 是在多个线程都进行了latch.countDown后才会触发事件，唤醒await在latch上的线程，而执行countDown的线程，执行完countDown后会继续自己的工作。

CyclicBarrier是一个栅栏，用于同步所有调用await方法的线程，并且等所有线程都到了await方法时，这些线程才一起返回继续各自的工作。

CountDownLatch简单的说就是一个线程等待，直到他所等待的其他线程都执行完成并且调用countDown()方法发出通知后，当前线程才可以继续执行。cyclicBarrier是所有线程都进行等待，直到所有线程都准备好进入await()方法之后，所有线程同时开始执行.

CountDownLatch的计数器只能使用一次,而CyclicBarrier的计数器可以用reset()方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景。例如,如果计算发生错误,可以重置计数器,并让线程重新执行一次。
CyclicBarrier还提供其他有用的方法,比如getNumberWaiting方法可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken()方法用来了解阻塞的线程是否被中断。

还有很重要的一个区别是 闭锁用于等待事件,而栅栏常用语等待其他线程.