CyclicBarrier：JUC中的巧妙同步机制

2024-02-09 19:18:20

引言

在并发编程的世界中，协调多个线程之间的行为至关重要。Java并发实用（JUC）库提供了强大的工具，用于处理此类场景，其中之一就是CyclicBarrier。CyclicBarrier允许我们阻塞一个线程，直到一组其他线程完成其任务，然后所有线程同时继续执行。在本篇文章中，我们将深入探讨CyclicBarrier，了解它的工作原理、用法以及在实际应用中的好处。

理解CyclicBarrier

CyclicBarrier本质上是一个同步机制，允许一组线程等待彼此完成特定任务，然后同时继续执行。当一个线程到达屏障时，它将阻塞并等待其他所有线程也到达该屏障。一旦所有线程都到达，CyclicBarrier将被释放，所有线程将同时继续执行。

CyclicBarrier的工作原理与CountDownLatch相似，但有两个关键区别：

循环性质： CyclicBarrier可以重复使用，这意味着它可以被多个线程组多次调用。
同步等待： CyclicBarrier上的线程将阻塞，直到所有线程都到达，而CountDownLatch上的线程只有在达到指定的计数时才会阻塞。

用法

使用CyclicBarrier非常简单。首先，我们需要创建一个CyclicBarrier实例，指定等待线程的数量：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4);

接下来，我们可以让每个线程调用barrier.await()方法，该方法将阻塞线程，直到其他所有线程也到达该屏障：

for (int i = 0; i < 4; i++) {
  new Thread(() -> {
    try {
      // 执行线程任务
      barrier.await();
    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }).start();
}

当所有4个线程都到达屏障时，屏障将被释放，所有线程将同时继续执行。

好处

CyclicBarrier在协调线程执行方面提供了许多好处，包括：

线程同步： 它允许我们确保线程在继续执行之前等待彼此完成任务。
有序执行： 它有助于强制执行特定顺序的执行，其中线程只能在其他线程完成任务后才执行。
减少竞争： 它可以减少线程之间的竞争，因为它们不再需要竞争访问共享资源。

示例用法

CyclicBarrier可以在广泛的应用中派上用场，其中之一是并行处理大型任务。例如，我们可以将任务拆分为多个子任务，并使用CyclicBarrier来协调这些子任务的执行：

List<Task> tasks = new ArrayList<>();
// 创建子任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  tasks.add(new Task(i));
}

// 创建CyclicBarrier
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(tasks.size());

// 为每个子任务创建线程
for (Task task : tasks) {
  new Thread(() -> {
    try {
      // 执行子任务
      task.run();
      barrier.await();
    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }).start();
}

// 等待所有子任务完成
barrier.await();

// 处理最终结果