循环栅栏揭秘：优雅实现三个线程循环打印ABC

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2023-03-29 18:49:57

掌握循环栅栏：多线程编程中的利器

对于Java开发人员来说，多线程编程是一项必备技能，而循环栅栏作为一种重要的多线程同步工具，也必不可少。本文将深入探讨循环栅栏在多线程编程中的应用，并通过一个经典案例——三个线程交替打印ABC，揭开它的神秘面纱。

什么是循环栅栏？

循环栅栏（CyclicBarrier）是一种多线程同步工具，可以帮助我们实现以下功能：

同步线程执行：循环栅栏可以等待多个线程到达某个公共点，然后继续执行。
计数与循环：循环栅栏可以对到达公共点的线程进行计数，并根据计数结果决定是否触发事件。
重置：循环栅栏可以重置，以便重复使用。

经典案例：三个线程交替打印ABC

为了理解循环栅栏的应用，让我们来看一个经典案例：三个线程交替打印ABC。可以使用循环栅栏来同步这三个线程：

创建循环栅栏，初始值为3，表示需要3个线程才能继续执行。
创建3个线程，分别打印A、B和C。
在每个线程中，使用await()方法等待其他线程到达公共点。
一旦所有线程都到达，循环栅栏被触发，通知线程继续执行。
打印字母并重置循环栅栏。

代码示例

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class PrintABC {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建循环栅栏
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

        // 创建三个线程
        Thread thread1 = new Thread(new PrintTask("A", barrier));
        Thread thread2 = new Thread(new PrintTask("B", barrier));
        Thread thread3 = new Thread(new PrintTask("C", barrier));

        // 启动三个线程
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }

    private static class PrintTask implements Runnable {
        private String letter;
        private CyclicBarrier barrier;

        public PrintTask(String letter, CyclicBarrier barrier) {
            this.letter = letter;
            this.barrier = barrier;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    // 等待其他线程到达公共点
                    barrier.await();

                    // 打印字母
                    System.out.print(letter);

                    // 重置循环栅栏
                    barrier.reset();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

循环栅栏的其他应用

除了经典的ABC打印案例，循环栅栏还有多种应用，包括：

等待所有线程完成任务，再执行后续任务。
实现多线程之间的数据交换和共享。
控制多线程执行顺序。
实现并行计算。

常见问题解答

为什么需要使用循环栅栏？
循环栅栏可以帮助我们在多个线程之间建立同步和协调，防止线程执行顺序混乱。
循环栅栏是如何工作的？
循环栅栏使用一个计数器来跟踪到达公共点的线程数量，当计数器达到初始值时，所有线程将继续执行。
循环栅栏与 CountDownLatch 有什么区别？
循环栅栏和 CountDownLatch 都是同步工具，但 CountDownLatch 只允许线程等待一次，而循环栅栏可以多次重置和使用。
循环栅栏适用于哪些场景？
循环栅栏适用于需要多个线程在执行某些任务之前或之后协调的情况。
如何选择循环栅栏的初始值？
循环栅栏的初始值应等于参与同步的线程数。