CyclicBarrier 源码解析

2023-12-05 22:06:45

1. 简介

CyclicBarrier 是 Java 并发包中一个重要的同步工具类，用于实现线程间的协调与同步。它可以使一组线程等待直到所有线程都到达一个公共点后再继续执行。CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用的屏障，与 CountDownLatch 最明显的区别是 CyclicBarrier 是可循环使用的，即它可以被反复使用，而 CountDownLatch 只能使用一次。

2. 内部机制

CyclicBarrier 内部使用了一个名为 "generation" 的变量来跟踪屏障的当前代数。每个线程到达屏障时，它都会增加 generation 的值。当 generation 的值等于屏障的初始值时，所有线程都被释放，可以继续执行。如果 generation 的值大于屏障的初始值，那么该线程将被阻塞，直到 generation 的值再次等于屏障的初始值。

3. 使用场景

CyclicBarrier 可以在许多场景中使用，例如：

等待所有线程完成任务再继续执行 ：例如，一个应用程序需要将一个大的任务分解成多个子任务，然后由多个线程并行执行这些子任务。当所有子任务都完成后，应用程序需要继续执行下一个任务。此时，就可以使用 CyclicBarrier 来等待所有线程完成子任务，然后再继续执行下一个任务。
协调多个线程之间的操作 ：例如，一个应用程序需要多个线程同时执行一个操作，但只有当所有线程都准备好时才执行该操作。此时，就可以使用 CyclicBarrier 来协调多个线程之间的操作，确保所有线程都准备好后才执行该操作。

4. 使用方法

CyclicBarrier 的使用非常简单，只需要以下几个步骤：

创建一个 CyclicBarrier 对象，并指定屏障的初始值。
当一个线程到达屏障时，调用 CyclicBarrier 的 await() 方法。
当所有线程都到达屏障时，CyclicBarrier 的 await() 方法将返回，所有线程可以继续执行。

5. 实例

以下是一个使用 CyclicBarrier 的示例：

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含 3 个线程的 CyclicBarrier 对象
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

        // 创建 3 个线程
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                // 线程 1 到达屏障
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程 1 执行完成");
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                // 线程 2 到达屏障
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程 2 执行完成");
        });

        Thread t3 = new Thread(() -> {
            try {
                // 线程 3 到达屏障
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程 3 执行完成");
        });

        // 启动 3 个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}