CyclicBarrier应用&源码分析

二、CyclicBarrier应用&源码分析

2.1 CyclicBarrier介绍

从名字上来看CyclicBarrier，就是代表循环屏障

Barrier屏障：让一个或多个线程达到一个屏障点，会被阻塞。屏障点会有一个数值，当达到一个线程阻塞在屏障点时，就会对屏障点的数值进行-1操作，当屏障点数值减为0时，屏障就会打开，唤醒所有阻塞在屏障点的线程。在释放屏障点之后，可以先执行一个任务，再让所有阻塞被唤醒的线程继续之后后续任务。

Cyclic循环：所有线程被释放后，屏障点的数值可以再次被重置。

CyclicBarrier一般被称为栅栏。

CyclicBarrier是一种同步机制，允许一组线程互相等待。现成的达到屏障点其实是基于await方法在屏障点阻塞。

CyclicBarrier并没有基于AQS实现，他是基于ReentrantLock锁的机制去实现了对屏障点–，以及线程挂起的操作。（CountDownLatch本身是基于AQS，对state进行release操作后，可以-1）

CyclicBarrier没来一个线程执行await，都会对屏障数值进行-1操作，每次-1后，立即查看数值是否为0，如果为0，直接唤醒所有的互相等待线程。

CyclicBarrier对比CountDownLatch区别

• 底层实现不同。CyclicBarrier基于ReentrantLock做的。CountDownLatch直接基于AQS做的。

• 应用场景不同。CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier在计数器达到0之后，可以重置计数器。CyclicBarrier可以实现相比CountDownLatch更复杂的业务，执行业务时出现了错误，可以重置CyclicBarrier计数器，再次执行一次。

• CyclicBarrier还提供了很多其他的功能：

  • 可以获取到阻塞的现成有多少
  • 在线程互相等待时，如果有等待的线程中断，可以抛出异常，避免无限等待的问题。

• CountDownLatch一般是让主线程等待，让子线程对计数器–。CyclicBarrier更多的让子线程也一起计数和等待，等待的线程达到数值后，再统一唤醒

CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再一次执行。

2.2 CyclicBarrier应用

出国旅游。

导游小姐姐需要等待所有乘客都到位后，发送护照，签证等等文件，再一起出发

比如Tom，Jack，Rose三个人组个团出门旅游

在构建CyclicBarrier可以指定barrierAction，可以选择性指定，如果指定了，那么会在barrier归0后，优先执行barrierAction任务，然后再去唤醒所有阻塞挂起的线程，并行去处理后续任务。

所有互相等待的线程，可以指定等待时间，并且在等待的过程中，如果有线程中断，所有互相的等待的线程都会被唤醒。

如果在等待期间，有线程中断了，唤醒所有线程后，CyclicBarrier无法继续使用。

如果线程中断后，需要继续使用当前的CyclicBarrier，需要调用reset方法，让CyclicBarrier重置。

---

如果CyclicBarrier的屏障数值到达0之后，他默认会重置屏障数值，CyclicBarrier在没有线程中断时，是可以重复使用的。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3,() -> {
        System.out.println("等到各位大佬都到位之后，分发护照和签证等内容！");
    });

    new Thread(() -> {
        System.out.println("Tom到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Tom出发！！！");
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Jack到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Jack出发！！！");
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    new Thread(() -> {
        System.out.println("Rose到位！！！");
        try {
            barrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("悲剧，人没到齐！");
            return;
        }
        System.out.println("Rose出发！！！");
    }).start();
    /*
    tom到位，jack到位，rose到位
    导游发签证
    tom出发，jack出发，rose出发
     */

}

2.3 CyclicBarrier源码分析

分成两块内容去查看，首先查看CyclicBarrier的一些核心属性，然后再查看CyclicBarrier的核心方法

2.3.1 CyclicBarrier的核心属性

public class CyclicBarrier {
   // 这个静态内部类是用来标记是否中断的
    private static class Generation {
        boolean broken = false;
    }

    /** CyclicBarrier是基于ReentrantLock实现的互斥操作，以及计数原子性操作 */
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    /** 基于当前的Condition实现线程的挂起和唤醒 */
    private final Condition trip = lock.newCondition();
    /** 记录有参构造传入的屏障数值，不会对这个数值做操作 */
    private final int parties;
    /** 当屏障数值达到0之后，优先执行当前任务  */
    private final Runnable barrierCommand;
    /** 初始化默认的Generation，用来标记线程中断情况 */
    private Generation generation = new Generation();
    /** 每来一个线程等待，就对count进行-- */
    private int count;
}

2.3.2 CyclicBarrier的有参构造

掌握构建CyclicBarrier之后，内部属性的情况

// 这个是CyclicBarrier的有参构造
// 在内部传入了parties，屏障点的数值
// 还传入了barrierAction，屏障点的数值达到0，优先执行barrierAction任务
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
    // 健壮性判
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    // 当前类中的属性parties是保存屏障点数值的
    this.parties = parties;
    // 将parties赋值给属性count，每来一个线程，继续count做-1操作。
    this.count = parties;
    // 优先执行的任务
    this.barrierCommand = barrierAction;
}

2.3.3 CyclicBarrier中的await方法

在CyclicBarrier中，提供了2个await方法

• 第一个是无参的方式，线程要死等，直屏障点数值为0，或者有线程中断
• 第二个是有参方式，传入等待的时间，要么时间到位了，要不就是直屏障点数值为0，或者有线程中断

无论是哪种await方法，核心都在于内部调用的dowait方法

dowait方法主要包含了线程互相等待的逻辑，以及屏障点数值到达0之后的操作