并发：CyclicBarrier（同步屏障）。

川长思鸟来 2024-02-19 14:32 48阅读 0赞

CyclicBarrier的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。他要做的事情是，让一组线程达到一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程达到屏障时，屏障才会开门，所有屏障拦截的线程才会继续运行。

## CyclicBarrier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。示例代码如下所示。

public class CyclcBarrierTest {
    	static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
    	public static void main(String[] args) {
    		new Thread(new Runnable() {
    			@Override
    			public void run() {
    				try {
    					c.await();
    				} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    				System.out.println(1);
    			}
    		}).start();
    		try {
    			c.await();
    		} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(2);
    	}
    }

因为主线程和子线程的调度是由CPU决定的，两个线程都有可能先执行，所以会产生两种输出，第一种可能输出如下：1、2；第二种可能输出如下：2、1。

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3)，则主线程和子线程会永远等待，因为没有第三个线程执行await方法，即没有第三个线程达到屏障，所以之前到达屏障的两个线程都不会继续执行。

CyclicBarrier还提供了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，如下所示。

public class CyclcBarrierTest2 {
    	static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());
    	public static void main(String[] args) {
    		new Thread(new Runnable() {
    			@Override
    			public void run() {
    				try {
    					c.await();
    				} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    					e.printStackTrace();
    				}
    				System.out.println(1);
    			}
    		}).start();
    		try {
    			c.await();
    		} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(2);
    	}
    	
    	static class A implements Runnable {
    		@Override
    		public void run() {
    			System.out.println(3);
    		}
    	}
    }

因为CyclicBarrier设置了拦截线程的数量是2，所以必须等代码中的第一个线程和线程A都执行完之后，才会继续执行主线程，然后输出2，所以代码执行后的输出如下所示：3、1、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场景。例如，用一个Excel保存饿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，如下所示。

public class BankWaterService implements Runnable {
    	/*
    	 * 创建4个屏障，处理完之后执行当前类的run方法
    	 */
    	private CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(4, this);
    	/*
    	 * 假设只有4个sheet，所以只启动4个线程
    	 */
    	private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
    	/*
    	 * 保存每个sheet计算出的银流结果
    	 */
    	private ConcurrentHashMap<String, Integer> sheetBankWaterCount = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
    	private void count() {
    		for (int i = 0; i < 4; i++) {
    			executor.execute(new Runnable() {
    				@Override
    				public void run() {
    					// 计算当前sheet的银流数据，计算代码省略
    					sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 1);
    					// 银流计算完成，插入一个屏障
    					try {
    						c.await();
    					} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    						e.printStackTrace();
    					}
    				}
    			});
    		}
    	}
    	@Override
    	public void run() {
    		int result = 0;
    		// 汇总每个sheet计算出得结果
    		for (Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
    			result += sheet.getValue();
    		}
    		// 将结果输出
    		sheetBankWaterCount.put("result", result);
    		System.out.println(result);
    	}
    	public static void main(String[] args) {
    		BankWaterService bankWaterCount = new BankWaterService();
    		bankWaterCount.count();
    	}
    }

使用线程池创建4个线程，分别计算每个sheet里的数据，每个sheet计算结果是1，再由BankWaterService线程汇总4个sheet计算出的结果，输出结果如下：4。