CyclicBarrier源码分析

2023-09-05 17:55:36

当然，接下来为你呈现一篇有关 CyclicBarrier源码分析的文章，希望你能从中获得帮助与启发。

在并发编程中，如何让多个线程在某个指定的状态点上同步，而无需等待所有线程执行结束，是经常遇到的一大难题。Java并发的API中提供了一个工具类——CyclicBarrier，专门用来解决这个难题。

CyclicBarrier与之前介绍的CountDownLatch有些类似，但它们之间还是存在一些差异。CountDownLatch只允许线程在某个事件上同步一次，而CyclicBarrier可以允许线程在该事件上同步多次。同时，CyclicBarrier还提供了一个barrierAction参数，用于指定当所有线程都到达屏障点时要执行的任务。

本文将深入分析CyclicBarrier的源码，详细探讨其内部的实现机制，以及在实际项目开发中如何使用该类来实现线程同步。

CyclicBarrier的内部实现机制

CyclicBarrier的内部实现主要依靠两个核心数据结构：

栅栏计数器（barrierCount） ：这是一个原子整数，用于跟踪当前已到达栅栏点的线程数。
等待队列（waitingParties） ：这是一个线程阻塞队列，用于存储尚未到达栅栏点的线程。

当一个线程调用CyclicBarrier的await()方法时，它首先会检查栅栏计数器是否已经达到预期的值。如果已经达到，则该线程直接执行栅栏操作，并唤醒所有在等待队列中阻塞的线程。否则，该线程会将自己加入等待队列，然后进入阻塞状态。

当所有线程都到达栅栏点后，栅栏计数器将重置为初始值，等待队列也将被清空。此时，所有线程都会被唤醒，并继续执行各自的任务。

CyclicBarrier的使用示例

在实际项目开发中，CyclicBarrier可以用来实现各种各样的线程同步场景。以下是一个简单的示例：

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个CyclicBarrier对象，设置栅栏点为3
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

        // 创建3个线程，每个线程都调用CyclicBarrier的await()方法
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(new Worker(barrier)).start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {

        private CyclicBarrier barrier;

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

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 等待其他线程到达栅栏点
                barrier.await();

                // 执行栅栏操作
                System.out.println("所有线程都已到达栅栏点");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个CyclicBarrier对象，并将栅栏点设置为3。然后，我们创建了3个线程，每个线程都调用CyclicBarrier的await()方法。当所有线程都到达栅栏点后，栅栏操作将被执行，并输出"所有线程都已到达栅栏点"的消息。

CyclicBarrier与CountDownLatch的区别

CyclicBarrier与CountDownLatch都是Java并发API中常用的同步工具，但它们之间还是存在一些差异。主要区别如下：

栅栏点数量 ：CyclicBarrier可以设置多个栅栏点，而CountDownLatch只能设置一个栅栏点。
同步次数 ：CyclicBarrier可以允许线程在栅栏点上同步多次，而CountDownLatch只允许线程在栅栏点上同步一次。
栅栏操作 ：CyclicBarrier提供了barrierAction参数，用于指定当所有线程都到达栅栏点时要执行的任务，而CountDownLatch没有这个参数。

在实际项目开发中，我们可以根据不同的需求选择使用CyclicBarrier还是CountDownLatch。如果需要在多个状态点上同步线程，或者需要在栅栏点上执行额外的操作，则可以使用CyclicBarrier。如果只需要在单个状态点上同步线程，则可以使用CountDownLatch。