CyclicBarrier--循环栅栏

1、引入循环栅栏CyclicBarrier

CyclicBarrier是另外一种多线程并发控制工具。和CountDownLatch非常类似,它也可以实现线程间的计数等待,但它的功能比CountDownLatch更加复杂且强大。

CyclicBarrier是用来阻止线程继续执行,要求线程在此处等待。前面Cyclic意为循环,也就是说这个计数器可以循环使用。比如,假设将计数器设置为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。

CyclicBarrier的使用场景也很丰富。比如,司令下达命令,要求10个士兵一起去完成一项任务。这时,就会要求10个士兵先集合报道,接着,一起雄赳赳气昂昂地去执行任务。当10个士兵把自己手头的任务都执行完成了,那么司令才能对外宣布,任务完成。

比CountDownLatch略微强大一些,CyclicBarrier可以接收一个参数作为barrierAction。所谓barrierAction就是当计数器一次计数完成后,系统会执行的动作。如下构造函数,其中,parties表示技术总数,也就是参与的线程总数。

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

3、使用CyclicBarrier演示上述司令士兵完成任务的场景

演示代码如下:

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

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

        @Override
        public void run()
        {
            try
            {
                //等待所有士兵到齐
                cyclic.await();
                doWork();
                //等待所有士兵完成工作
                cyclic.await();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            catch (BrokenBarrierException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        public void doWork()
        {
            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
    {
        private boolean flag;
        private int N;

        public BarrierRun(boolean flag, int N)
        {
            this.flag = flag;
            this.N = N;
        }

        @Override
        public void run()
        {
            if (flag)
            {
                System.out.println("司令:[士兵]" + N +"个,任务完成!]");
            }
            else
            {
                System.out.println("司令:[士兵]" + N +"个,集合完毕!]");
                flag = true;
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args)
    {
        final int N = 10;
        Thread[] allSoldier = new Thread[N];
        boolean flag = false;
        CyclicBarrier cyclic = new CyclicBarrier(N, new BarrierRun(flag, N));

        //设置屏障,主要是为了执行这个方法
        System.out.println("集合队伍!");
        for (int i = 0; i < N; ++i)
        {
            System.out.println("士兵 " + i + " 报道!");
            allSoldier[i] = new Thread(new Soldier(cyclic, "士兵" + i));
            allSoldier[i].start();
        }
    }

}

上述代码中,创建了一个CyclicBarrier实例,,将计数器设置为10,并要求在计数器达到指标时,执行BarrierRun中的run()方法。每一个士兵线程都会执行Soldier中的run()方法。当第一次调用 cyclic.await()时,每一个士兵线程都会等待,直到所有的士兵都集合完毕。集合完毕后,意味着CyclicBarrier的一次计数完成,当再一次调用cyclic.await()时,会进行下一次计数。第二次调用cyclic.await()是为了监控所有的士兵是否都已经完成任务。一旦完成任务,BarrierRun中的run()方法就会被调用,打印出如下信息:


image.png

整个工作过程的图示如下:

image.png

CyclicBarrier.await()方法可能会抛出两个异常。一个是InterruptedException,也就是在等待过程中,线程被中断。大部分迫使线程等待的方法都可能会抛出这个异常,使得线程在等待时依然可以响应外部紧急事件。另一个异常则是CyclicBarrier特有的BrokenBarrierException。一旦遇到这个异常,则表示当前的CyclicBarrier已经破损了,可能系统已经没有办法等待所有线程到齐了。如果继续等待,可能没有任何意义,因此还是就地解散,打道回府把!在上述代码的 allSoldier[i].start()后面添加如下代码:

if(i == 5)
{
    allSoldier[0].interrupt();
}

如果这样做,就很可能会得到一个InterruptedException和9个BrokenBarrierException。这个InterruptedException就是被中断线程抛出的。而其他9个BrokenBarrierException,则是等待当前CyclicBarrier上的线程抛出的。这个异常可以避免其他9个线程进行永久的,无谓的等待(因为其中一个线程已经被中断了,等待是没有结果的)。


image.png

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