拆解CyclicBarrier源代码，直击Java并发编程难点！

深入理解 Java 中的 CyclicBarrier，助力并发编程

CyclicBarrier 概述

在 Java 并发编程中，CyclicBarrier 是一个至关重要的同步工具，它允许一组线程在到达一个预定的屏障点之前相互等待。一旦所有线程都到达屏障点，它们就会同时继续执行。CyclicBarrier 在多种并发场景中发挥着至关重要的作用，例如多线程任务协调和数据聚合。

深入 CyclicBarrier 源代码

为了深入了解 CyclicBarrier 的内部运作机制，我们将深入研究它的源代码，从类的定义、字段属性、构造方法到各个方法的具体实现，逐步揭开它的奥秘。

类的定义

CyclicBarrier 类位于 java.util.concurrent 包中，其定义如下：

public class CyclicBarrier {

    private final int parties;
    private final Runnable barrierCommand;
    private final AtomicInteger generation = new AtomicInteger();
    private final Condition condition;
    private final AbstractQueuedSynchronizer sync;

    // ... 其他代码

}

字段属性

CyclicBarrier 拥有多个字段属性，每个属性都扮演着特定的角色：

• parties： 表示屏障点的线程数，即需要等待的线程数量。
• barrierCommand： 表示当所有线程都到达屏障点时要执行的任务。
• generation： 表示 CyclicBarrier 的代数，每次重置 CyclicBarrier 时，它的值都会增加。
• condition： 表示条件变量，用于线程等待和唤醒。
• sync： 表示 AbstractQueuedSynchronizer 对象，用于实现 CyclicBarrier 的同步机制。

构造方法

CyclicBarrier 提供了两个构造方法：

• CyclicBarrier(int parties)： 创建一个 CyclicBarrier，指定屏障点的线程数，但不指定 barrierCommand。
• CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierCommand)： 创建一个 CyclicBarrier，指定屏障点的线程数和 barrierCommand。

方法分析

CyclicBarrier 提供了丰富的公共方法，我们逐一解析：

• await()： 使当前线程等待，直到所有线程都到达屏障点，然后继续执行。
• await(long timeout, TimeUnit unit)： 使当前线程等待，直到所有线程都到达屏障点或等待时间超过指定超时时间，然后继续执行。
• awaitNanos(long nanos)： 使当前线程等待，直到所有线程都到达屏障点或等待时间超过指定纳秒数，然后继续执行。
• reset()： 重置 CyclicBarrier，将代数加一，并唤醒所有等待的线程。
• getParties()： 获取屏障点的线程数。
• isBroken()： 检查 CyclicBarrier 是否已损坏。

代码示例

以下代码示例演示了如何使用 CyclicBarrier：

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 CyclicBarrier，等待 3 个线程
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

        // 创建 3 个线程并启动它们
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(new Worker(barrier)).start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {

        private final CyclicBarrier barrier;

        public Worker(CyclicBarrier barrier) {
            this.barrier = barrier;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 等待所有线程都到达屏障点
                barrier.await();

                // 执行屏障点后的任务
                System.out.println("任务已完成！");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

在这个示例中，创建了一个 CyclicBarrier，等待 3 个线程到达屏障点。然后创建 3 个线程并启动它们。每个线程调用 await() 方法来等待其他线程到达屏障点。一旦所有线程都到达屏障点，它们将同时继续执行屏障点后的任务。

结论

通过对 CyclicBarrier 源代码的深入分析，我们对它的内部实现机制有了深刻的理解。CyclicBarrier 作为 Java 并发编程中的一个强大工具，在多种场景中发挥着至关重要的作用。掌握 CyclicBarrier 的使用技巧将使我们能够编写出更健壮、更可靠的多线程程序。

常见问题解答

• 什么是 CyclicBarrier？
  • CyclicBarrier 是一个同步工具，允许一组线程在到达屏障点之前相互等待。
• CyclicBarrier 的作用是什么？
  • CyclicBarrier 用于协调多线程任务和聚合数据。
• 如何使用 CyclicBarrier？
  • 创建一个 CyclicBarrier，指定要等待的线程数，然后让线程调用 await() 方法来等待屏障点。
• CyclicBarrier 和 CountDownLatch 有什么区别？
  • CyclicBarrier 是一种循环屏障，可以重复使用，而 CountDownLatch 是一种一次性屏障，只允许线程等待一次。
• CyclicBarrier 的实现原理是什么？
  • CyclicBarrier 基于 AbstractQueuedSynchronizer 实现，它使用条件变量和锁来同步线程。