多线程同步【2】之CyclicBarrier

继续总结多线程同步常用的方法或者类,上一节介绍了CountDownLatch,这次介绍一下它的加强版本CyclicBarriar。

CyclicBarriar--循环栅栏

CyclicBarriar的一个特别典型的应用场景是:有一个比较大型的任务,需要分配好多个人分多个阶段去执行,在每个阶段,需要每个人都参与,并且需要所有人在完成各自的子任务后才算完成这个阶段的工作,才能开始下一个阶段的子任务,最后所有阶段工作都完成后,才能执行主任务,这时候,就可以选择CyclicBarrier了。

1、CyclicBarriar的定义

CyclicBarrier也是在Java1.5中被引入的一个线程同步类。CyclicBarrier类似于CountDownLatch也是个计数器, 不同的是CyclicBarrier初始元素个数是调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数, 当线程数达到了CyclicBarrier初始时规定的数目时,所有进入等待状态的线程被唤醒并继续,如此循环。

CyclicBarrier就象它名字的意思一样,可看成是个障碍。它允许一组线程互相等待,直到到达某个公共栅栏(屏障)点 (common barrier point)。在涉及需要多次并且多个线程进行互相等待时,所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍点,CyclicBarrier将会非常有用。

2、基本元素和常用方法

CyclicBarrier(int parties)

          创建一个新的CyclicBarrier,parties表示有多少个数量的参与者参与。

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

          创建一个新的CyclicBarrier,parties表示有多少个数量的参与者参与。barrierAction会由最后一个进入 barrier 的参与者执行。

int await()

          在所有参与者在调用 await方法之前,将一直等待。

int await(long timeout, TimeUnit unit)

          在等待时间超过timeout之前,所有参与者在调用 await方法之前,将一直等待。unit表示等待时间的单位。

int getNumberWaiting()

          返回当前在屏障处等待的参与者数目。

int getParties()

          返回要求启动此barrier的参与者数目。

boolean isBroken()

          查询此屏障是否处于损坏状态。

void reset()

          将屏障重置为其初始状态。

CyclicBarrier 类构造函数CyclicBarrier(int parties)有一个整数初始值,这个值表示将在同一个点需要同步的线程数量。当其中一个线程到达某个阶段点后,它会调用await() 方法来等待其他线程。调用这个方法后,CyclicBarrier阻塞线程进入休眠直到其他线程到达。当最后一个线程调用CyclicBarrier 类的await() 方法,它唤醒所有等待的线程并继续执行它们的任务。然后如此循环。

CyclicBarrier 类的另一个构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)初始时还可带一个Runnable的参数,此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后,所有其它线程被唤醒前被执行。

3、演示代码

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

public class TestCyclicBarrier {

    public static void main(String [] args){

        ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool();

        final CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(3);  //三个线程同时到达

        MyRunnable myRunnable1 = new MyRunnable("张三", cb);

        service.execute(myRunnable1);

        MyRunnable myRunnable2 = new MyRunnable("赵四", cb);

        service.execute(myRunnable2);

        MyRunnable myRunnable3 = new MyRunnable("李五", cb);

        service.execute(myRunnable3);

        service.shutdown();

    }

    public void reachSchedule(String name, CyclicBarrier cb){

        try{

            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));

            System.out.println(name+

                    "到达公园,当前共有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+"个已到达"+

                    (cb.getNumberWaiting()==2 ? ",到齐了,然后向公园门口出发!":"正在等候"));

            try {

                cb.await();

            } catch (BrokenBarrierException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            // TODO Auto-generated catch block

            e.printStackTrace();

        }

    }

    public void reachPark(String name, CyclicBarrier cb){

        try{

            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));

            System.out.println(name+

                    "到达公园,当前共有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+"个已到达"+

                    (cb.getNumberWaiting()==2 ? ",都到公园了,发票开始玩,然后向饭店出发!":"正在等候"));

            try {

                cb.await();

            } catch (BrokenBarrierException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            // TODO Auto-generated catch block

            e.printStackTrace();

        }

    }

    public void reachHotel(String name, CyclicBarrier cb){

        try{

            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));

            System.out.println(name+

                    "到达公园,当前共有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+"个已到达"+

                    (cb.getNumberWaiting()==2 ? ",都到饭店了,开始吃饭!":"正在等候"));

            try {

                cb.await();

            } catch (BrokenBarrierException e) {

                // TODO Auto-generated catch block

                e.printStackTrace();

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            // TODO Auto-generated catch block

            e.printStackTrace();

        }

    }

    static class MyRunnable implements Runnable {

        private String name;

        private CyclicBarrier cb;

        MyRunnable(String name, CyclicBarrier cb){

            this.name = name;

            this.cb = cb;

        }


        @Override

        public void run() {

            //先到学校

            reachSchedule(name);

            //再到公园

            reachPark(name);

            //最后到饭店

            reachHotel(name);

        }

    }

}

运行结果:

赵四到达学校,当前共有1个已到达,等着吧。

张三到达学校,当前共有2个已到达,等着吧。

李五到达学校,当前共有3个已到达,到齐了,然后向公园门口出发!

张三到达公园,当前共有1个已到达,等着吧。

李五到达公园,当前共有2个已到达,等着吧。

赵四到达公园,当前共有3个已到达,都到公园了,发票开始玩,结束后向饭店出发!

赵四到达旅馆,当前共有1个已到达,等着吧。

李五到达旅馆,当前共有2个已到达,等着吧。

张三到达旅馆,当前共有3个已到达,都到饭店了,开始吃饭!

4、CountDownLatch和CyclicBarrier比较

CountDownLatch的作用是允许1或N个线程等待其他线程完成执行;而CyclicBarrier则是允许N个线程相互等待。

CountDownLatch的计数器无法被重置,只能作为一次性的barrier使用;而CyclicBarrier的计数器可以被重置继续使用,因此它被称为是循环的barrier。

CyclicBarrier可以替换CountDownLatch来使用,但是反过来行不通。

5、总结

如果是简单的一次性的多个或者一个线程同步,那使用CountDownLatch会很方便,本司机在日常开发中经常使用CountDownLatch处理两个线程的同步问题,真的是比较方便。如果是多个线程并需要多次同步时,可以考虑使用CyclicBarrier,目前本司机还没有在实际项目中使用过。


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