Java高并发之CyclicBarrier简介

雨点打透心脏的1/2处 2024-03-25 10:09 44阅读 0赞

Java 中的 CyclicBarrier 是一种同步工具，它可以让多个线程在一个屏障处等待，直到所有线程都到达该屏障处后，才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行，以便它们可以在某个点上同步执行。

CyclicBarrier 是 Java 中的一种同步工具，它可以让多个线程在一个屏障点处等待，直到所有线程都到达该点后，才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行，以便它们可以在某个点上同步执行。

### 使用方式 ###

CyclicBarrier 的基本用法如下：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    public class CyclicBarrierExample {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
            int n = 3;
            CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(n, new Runnable() {
        
                public void run() {
        
                    System.out.println("All threads have reached the barrier");
                }
            });
    
            Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 1");
            Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 2");
            Thread t3 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    
        static class MyRunnable implements Runnable {
        
            private final CyclicBarrier barrier;
    
            public MyRunnable(CyclicBarrier barrier) {
        
                this.barrier = barrier;
            }
    
            public void run() {
        
                try {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting at the barrier...");
                    barrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has crossed the barrier");
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

在这个例子中，我们创建了一个 CyclicBarrier 对象，它需要等待 3 个线程到达屏障点。当所有线程都到达屏障点后，将会触发一个回调函数，打印一条消息。

我们创建了 3 个线程，并将它们传递给一个自定义的 Runnable 对象。在每个线程的 run 方法中，我们首先打印一条消息，表示线程正在等待屏障点。然后调用 barrier.await() 方法，将线程加入到等待队列中，直到所有线程都到达屏障点后，才会继续执行。在最后，我们打印一条消息，表示线程已经跨过了屏障点。

上面代码的运行结果如下：

Thread 1 is waiting at the barrier...
    Thread 3 is waiting at the barrier...
    Thread 2 is waiting at the barrier...
    All threads have reached the barrier
    Thread 2 has crossed the barrier
    Thread 1 has crossed the barrier
    Thread 3 has crossed the barrier

从上面代码中也可以看出，CyclicBarrier 还支持一个可选的回调函数，在所有的线程都到达屏障点后，会调起指定的回调函数，上述例子中当所有线程到达屏障点的时候，会执行回调函数，表明已经到达屏障点。

CyclicBarrier 还支持一个更高级的用法，即可以在等待线程到达屏障点时，执行一些额外的操作。可以通过 await 方法的返回值来实现这一点，如下所示：

int index = barrier.await();
    if (index == 0) {
        
        // 执行额外的操作
    }

在这个例子中，await 方法的返回值表示线程在等待队列中的位置，如果返回值为 0，则表示当前线程是最后一个到达屏障点的线程，可以执行一些额外的操作，比如说做一些数据清理之类的收尾工作。

### 注意事项 ###

在使用 Java 中的 CyclicBarrier 时，需要注意以下几点：

1.  CyclicBarrier 的计数器是可重用的，也就是说，当所有线程都到达屏障点后，计数器会被重置为初始值，可以再次使用。**如果在等待过程中出现异常，计数器将会被重置，并且所有等待的线程都将会抛出 BrokenBarrierException 异常。**
2.  如果使用 CyclicBarrier 时，等待的线程数超过了计数器的初始值，将会导致所有线程永远等待下去。**因此，在使用 CyclicBarrier 时，需要确保等待的线程数不会超过计数器的初始值。**
3.  CyclicBarrier 的回调函数是在最后一个线程到达屏障点时执行的，因此，**在回调函数中执行的操作应该是线程安全的**，否则可能会导致不可预期的结果。
4.  CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行，以便它们可以在某个点上同步执行。\*\*但是，如果线程之间的执行顺序对于程序的正确性很重要，那么 CyclicBarrier 可能不是最好的选择。\*\*在这种情况下，可能需要使用其他同步工具，如 CountDownLatch 或 Semaphore。
5.  CyclicBarrier 的性能可能会受到等待线程的数量和计数器的初始值的影响。\*\*如果等待线程的数量很大，或者计数器的初始值很大，那么可能会导致性能下降。\*\*因此，在使用 CyclicBarrier 时，需要根据实际情况进行调整。

总之，在使用 Java 中的 CyclicBarrier 时，需要仔细考虑各种情况，以确保程序的正确性和性能。

### 总结 ###

CyclicBarrier 是一种非常有用的同步工具，它可以让多个线程在一个屏障点处等待，直到所有线程都到达该点后，才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行，以便它们可以在某个点上同步执行。CyclicBarrier 还支持可重用、回调函数和额外操作等高级用法，可以满足各种同步需求。