Java並發編程之詳解CyclicBarrier線程同步

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CyclicBarrier線程同步

java.util.concurrent.CyclicBarrier提供瞭一種多線程彼此等待的同步機制，可以把它理解成一個障礙，所有先到達這個障礙的線程都將將處於等待狀態，直到所有線程都到達這個障礙處，所有線程才能繼續執行。

舉個例子：CyclicBarrier的同步方式有點像朋友們約好瞭去旅遊，在景點入口處集合，這個景點入口就是一個Barrier障礙，等待大傢都到瞭才一起進入景點遊覽參觀。 進入景點後大傢去爬山，有的人爬得快，有的人爬的慢，大傢約好瞭山頂集合，所以山頂就又是一個Barrier障礙，等待大傢都到瞭山頂才一起下山。

下面是一張圖來說明這個問題。

每個線程通過調用await()，在CyclicBarrier障礙處“彼此等待”，一旦所有的線程都到達瞭CyclicBarrier(都調用瞭CyclicBarrier方法)，所有的線程將一起再次被喚醒繼續執行。

1.創建CyclicBarrier障礙

當創建CyclicBarrier的時候，需要指定需要控制多少個線程同步。比如下面的CyclicBarrier設置為控制2個線程同步。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);

2. 在CyclicBarrier障礙處等待

通過調用CyclicBarrier的await()方法進入等待狀態，通常在線程完成自己的階段性任務之後調用該方法。

barrier.await();

CyclicBarrier也提供瞭另一種方法指定等待超時的時間，當等待時間大於超時時間之後，即使還有其他的線程沒調用await方法，該線程將自動喚醒繼續執行。(朋友們約好瞭去旅遊，等瞭10分鐘你還不來，我就自己先去瞭)。

barrier.await(10, TimeUnit.SECONDS);

The waiting threads waits at theCyclicBarrieruntil either:

在CyclicBarrier處等待的線程被釋放，繼續執行的條件（滿足下面的任一條件即可）

  • 最後到達的線程調用瞭await() 方法
  • 該線程被另一個線程打斷（另一個線程調用其interrupt()方法）。
  • 另一個處於等待狀態的線程被打斷
  • 另一個處於等待狀態的線程在CyclicBarrier處等待時超時。
  • 某個外部線程調用瞭CyclicBarrier.reset()拆除障礙。

3. CyclicBarrier Action

CyclicBarrier Action 相對不太好理解，可以把它理解為障礙自身的行為。該Action動作是一個線程，所有的線程都到達障礙之後，該線程將被執行。

Runnable      barrierAction =   創建線程;
CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(2, barrierAction);

如果這段代碼仍然無法理解CyclicBarrier Action的作用，看下面的例子。

4. CyclicBarrier 例子

下面的代碼演示瞭如何使用CyclicBarrier進行線程同步:

Runnable barrier1Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙1集合成功瞭，所有人都到瞭景點門口 ");
    }
};
Runnable barrier2Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙2集合成功瞭，所有人都到瞭山頂");
    }
};

//障礙1 景點門口
CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2, barrier1Action);
//障礙2 山頂
CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2, barrier2Action);

//旅遊計劃，階段目標一：景點門口集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable1 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);
//旅遊計劃，階段目標二：爬山到山頂集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable2 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);

new Thread(barrierRunnable1).start();  //遊客A，Thread-0
new Thread(barrierRunnable2).start();  //遊客B，Thread-1

下面是一個線程類CyclicBarrierRunnable，啟動一個就代表一個遊客

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{

    CyclicBarrier barrier1 = null;  //障礙1
    CyclicBarrier barrier2 = null;  //障礙2

    public CyclicBarrierRunnable( CyclicBarrier barrier1,CyclicBarrier barrier2) {
        this.barrier1 = barrier1;
        this.barrier2 = barrier2;
    }

    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);  //這裡寫出發去景點的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 到達景點門口");
            this.barrier1.await();

            Thread.sleep(1000);  //這裡寫爬山的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 爬山爬到山頂");
            this.barrier2.await();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 玩的不錯，下山回傢!");

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

下面的輸出是上文代碼的執行打印結果，多執行幾次上文的代碼會發現Thread-0 和 Thread-1 在障礙1和障礙2處的到達先後順序是不確定的，但是總是先到的等後到的再繼續執行。

Thread-0 到達景點門口
Thread-1 到達景點門口
障礙1集合成功瞭，所有人都到瞭景點門口
Thread-1 爬山爬到山頂
Thread-0 爬山爬到山頂
障礙2集合成功瞭，所有人都到瞭山頂
Thread-0  玩的不錯，下山回傢!
Thread-1  玩的不錯，下山回傢!

到此這篇關於Java並發編程之詳解CyclicBarrier線程同步的文章就介紹到這瞭,更多相關CyclicBarrier線程同步內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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