Cyclicbarrier源码解析

Cyclicbarrier也是处理多线程并发的手段之一,就是多个线程同时执行,要等到彼此都执行完后再进行下一步操作,使用方式很简单,网上例子很多,这里我贴一个:

https://www.baeldung.com/java-cyclic-barrier

我们这里是要对这个类的实现源码进行解读,看看它是怎么实现的,首先看看Cyclicbarrier有哪些功能(方法,只看public的,因为只有public才是对外的功能,并且忽略构造函数):

await:这个是最最主要的方法,功能是等到所有线程(代码中变量为parties)执行完毕。

isBroken: 次要的方法,检查该Cyclicbarrier的状态是否破损

reset:特色方法,用于重置整个Cyclicbarrier的状态,因为Cyclicbarrier会维持一些变量,这些变量会在对象方法执行过程中有变化,这个方法会把这些变量重置到初始化状态,这样这个Cyclicbarrier对象就可以重复使用了。

getNumberWaiting:返回正在等待的线程的数量,就是有多少个线程已经完成了操作,正在等待所有线程执行完毕。

好哒,明眼人都看得出来await这个方法是关键,看懂了这个方法就完全搞清楚这个类啦。

await是多态方法有两种形式,有参数和没参数的:

public intawait()throwsInterruptedException,BrokenBarrierException {

try{

returndowait(false,0L);

   }catch(TimeoutException toe) {

throw newError(toe);// cannot happen

   }

}

public intawait(longtimeout,TimeUnit unit)

throwsInterruptedException,

          BrokenBarrierException,

          TimeoutException {

returndowait(true,unit.toNanos(timeout));

}

第二种其实就是给await加个超时,就是说在某些情况下线程无法等到所有其他线程都执行完,因为某些线程可能不能等太久,于是就加个超时,常规操作嘛,可以看到它们其实都调用的dowait方法:

private intdowait(booleantimed, longnanos)

throwsInterruptedException,BrokenBarrierException,

          TimeoutException {

finalReentrantLock lock =this.lock;

   lock.lock();

    try{

finalGeneration g =generation;

        if(g.broken)

throw newBrokenBarrierException();

        if(Thread.interrupted()) {

breakBarrier();

            throw newInterruptedException();

       }

intindex = --count;

        if(index ==0) {// tripped

           booleanranAction =false;

            try{

finalRunnable command =barrierCommand;

                if(command !=null)

command.run();

               ranAction =true;

               nextGeneration();

                return0;

           }finally{

if(!ranAction)

breakBarrier();

           }

        }

// loop until tripped, broken, interrupted, or timed out

       for(;;) {

try{

if(!timed)

trip.await();

                else if(nanos >0L)

nanos =trip.awaitNanos(nanos);

           }catch(InterruptedException ie) {

if(g ==generation&& ! g.broken) {

breakBarrier();

                    throwie;

               }else{

// We're about to finish waiting even if we had not

                    // been interrupted, so this interrupt is deemed to

                    // "belong" to subsequent execution.

                   Thread.currentThread().interrupt();

               }

            }

if(g.broken)

throw newBrokenBarrierException();

            if(g !=generation)

returnindex;

            if(timed && nanos <=0L) {

breakBarrier();

                throw newTimeoutException();

           }

        }

}finally{

lock.unlock();

   }

}

好几十行哈,看着挺吓人,但其实里面的异常和错误处理都占了一大半=。=,我们平时写代码异常处理太少的,站出来反思一下哈,代码的鲁棒性肯定不强。。。。

我来手动剔除所有的异常和错误处理,来看清它主要做的事情:

private intdowait(booleantimed, longnanos)

throwsInterruptedException,BrokenBarrierException,

       TimeoutException {

finalReentrantLock lock =this.lock;

   lock.lock();

    try{

finalGeneration g = generation;

        intindex = --count;

        if(index ==0) {// tripped

           finalRunnable command = barrierCommand;

            if(command !=null)

command.run();

           nextGeneration();

            return0;

       }

// loop until tripped, broken, interrupted, or timed out

       for(; ;) {

if(!timed)

trip.await();

            else if(nanos >0L)

nanos = trip.awaitNanos(nanos);

       }

}finally{

lock.unlock();

   }

}

是不是短了一大半(当然那些异常错误处理都是必须的)?ok, 首先我们线程第一步就是要获取CyclicBarrier对象的锁,因为线程会涉及到对CyclicBarrier对象里的变量进行操作,这里是用锁机制来保证同步。

忘了把CyclicBarrier里的所有变量贴出来了:

private static classGeneration {

booleanbroken=false;

}

/** The lock for guarding barrier entry */

private finalReentrantLocklock=newReentrantLock();

/** Condition to wait on until tripped */

private finalConditiontrip=lock.newCondition();

/** The number of parties */

private final intparties;

/* The command to run when tripped */

private finalRunnablebarrierCommand;

/** The current generation */

privateGenerationgeneration=newGeneration();

/**

* Number of parties still waiting. Counts down from parties to 0

* on each generation.  It is reset to parties on each new

* generation or when broken.

*/

private intcount;

上面说的锁就是ReentrantLock,我有一篇专门写ReentrantLock源码解析的文章:

https://www.jianshu.com/p/b43c9f62ceb1

好的, 获取了锁以后,我们会去判断当前线程是不是最后一个等待的线程,如果只剩它一个了的话,就会停止了,然后执行传到CyclicBarrier对象里的线程,并且开启一个新的循环(其实也就是把CyclicBarrier对象的所有参数设置为初始化时的状态)。然后就完事了~

错误处理就几句话简单带过,就是当有线程被中断后,其他线程就会停止等待了,CyclicBarrier对象也会被重置,不用担心永久等待的问题。

所以对比CountDownLatch, CyclicBarrier的好处就是CyclicBarrier对象可以复用~所以在需要复用的情况下(目前我没遇到过)就用CyclicBarrier吧~

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