CyclicBarrier（栅栏）的简单使用

素颜马尾好姑娘i 2022-05-19 00:39 179阅读 0赞

①CyclicBarrier（栅栏），也就是可循环利用的屏障，可循环利用就是说该类创建的对象可以进行复用；屏障就是指每次线程运行时，都会碰到一个屏障，直到所有线程执行完毕，然后屏障才会才开，所有线程继续往下执行；CyclicBarrier是CountDownLatch的增强版本，增加了重置功能（通过其内部静态类Generation来实现重置功能）。  
②CyclicBarrier的构造函数  
（1）CyclicBarrier(int parties)：parties（需要拦截的线程数）。  
（2）CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)：parties（表示需要拦截的线程数）、barrierAction（表示等待的线程中到达屏障是优先执行的Runnable对象）。  
③CyclicBarrier（栅栏）的原理：内部定义了一个ReentrantLock（可重入得互斥锁）对象进行线程的安全控制。  
④CyclicBarrier的API介绍：  
1）Generation内部静态类（实现重置功能）：  
（1）源码：  
（2）重置的方法：为CyclicBarrier实例中的域来重新创建一个新的Generation即可。

private static class Generation {
        //判断当前的屏障是否被打断了
         boolean broken = false;
    }

（3）类的中内置属性：

//所有方法的共享锁，可重入的互斥锁
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        //通过可重入的互斥锁得到的一个状态变量
        private final Condition trip = lock.newCondition();
        //总的等待线程的数量。
        private final int part   //屏障正常打开后优先运行的线程
        private final Runnable barrierCommand;
        //当前的Generation。每次屏障失效或者开闸之后，该独享都会自动被替换掉，从而实现重置的功能。
        private Generation generation = new Generation();

（4）await()方法  
1)功能：调用该方法的线程会等待直到有足够数量的线程调用该方法（也就是我们说得开闸状态）  
2）打破该状态的方法：  
1、当最后一个线程到达。  
2、有其他线程中断当前线程(抛出InterruptException异常)。  
3、指定了限时操作，并到达时限时间（抛出TimeoutException异常）。  
4、barrier被重置或屏障的地方处理打破状态（抛出BrokenBarrierException）。  
3）两个需要锁的子方法

//在屏障开闸之后重置状态，以待下一次调用
    private void nextGeneration() {
            // signal completion of last generation
            trip.signalAll();
            // set up next generation
            count = parties;
            generation = new Generation();
        }
        //实际上是在屏障打破之后设定打破状态（已唤醒其它线程并通知）
        private void breakBarrier() {
            generation.broken = true;
            count = parties;
            trip.signalAll();
        }

（5）reset()方法（重建屏障方法）：  
1）源码

public void reset() {
            final ReentrantLock lock = this.lock;
            lock.lock();
            try {
                breakBarrier();   //打破当前的屏障
                nextGeneration();//重新配置重置对象Generation
            } finally {
                lock.unlock();
            }  
         }

2）注意点：只有先打破当前屏障，才能再重建一个新的屏障，否则可能导致信号丢失。

package com.atlihao.test;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;这里写代码片
    import org.junit.jupiter.api.Test;
    //高并发之栅栏
    public class CyclicBarrierTest { 
            @Test
            public void test1() {
                //并发线程数
                int count = 10000;
                CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(count);
                ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(count-1);
                int n = 0;
                for (int i = 0; i < count; i++) {
                    executorService.execute(new CyclicBarrierTest().new Task(cyclicBarrier, n));
                    n++;
                }
                executorService.shutdown(); // 关闭线程池
                // 判断是否所有的线程已经运行完
                while (!executorService.isTerminated()) {
                    try {
                        // 所有线程池中的线程执行完毕，执行后续操作
                        System.out.println("==============is sleep============");
                        Thread.sleep(10000);
                        System.out.println("==============is wake============");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            public class Task implements Runnable { 
                private CyclicBarrier cyclicBarrier;
                int n = 0;
                public Task(CyclicBarrier cyclicBarrier, int n) {
                    this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
                    this.n = n;
                }
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        // 等待所有任务准备就绪
                        System.out.println("选手" + n + "到达起跑线前");
                        cyclicBarrier.await();
                        System.out.println("选手" + n + "开始跑");
                        // 测试内容
                        System.out.println("hello: " + n);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
    }

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