面试系列之-线程屏障cyclicBarrier（JAVA基础）
面试系列之-线程屏障cyclicBarrier（JAVA基础）
概述
是一个同步辅助类，允许一组线程相互等待，直到到达某个公共的屏障点，通过它可以完成多个线程之间相互等待，只有当每个线程都准备就绪后，才能各自继续往下执行后面的操作。
与CountDownLatch有相似的地方，都是使用计数器实现，当某个线程调用了CyclicBarrier的await()方法后，该线程就进入了等待状态，而且计数器执行加1操作，当计数器的值达到了设置的初始值，调用await()方法进入等待状态的线程会被唤醒，继续执行各自后续的操作。CyclicBarrier在释放等待线程后可以重用，所以，CyclicBarrier又被称为循环屏障。
使用场景
可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景；
CyclicBarrier与CountDownLatch的区别
CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset()方法进行重置，并且可以循环使用，CountDownLatch主要实现1个或n个线程需要等待其他线程完成某项操作之后，才能继续往下执行，描述的是1个或n个线程等待其他线程的关系。而CyclicBarrier主要实现了多个线程之间相互等待，直到所有的线程都满足了条件之后，才能继续执行后续的操作，描述的是各个线程内部相互等待的关系；
CyclicBarrier能够处理更复杂的场景，如果计算发生错误，可以重置计数器让线程重新执行一次；
CyclicBarrier中提供了很多有用的方法，比如：可以通过getNumberWaiting()方法获取阻塞的线程数量，通过isBroken()方法判断阻塞的线程是否被中断；
代码示例
示例代码如下：
public class CyclicBarrierExample {
private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++){
final int threadNum = i;
Thread.sleep(1000);
executorService.execute(() -> {
try {
race(threadNum);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
executorService.shutdown();
}
private static void race(int threadNum) throws Exception{
Thread.sleep(1000);
log.info("{} is ready", threadNum);
cyclicBarrier.await();
log.info("{} continue", threadNum);
}
}设置等待超时示例代码如下：
public class CyclicBarrierExample {
private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++){
final int threadNum = i;
Thread.sleep(1000);
executorService.execute(() -> {
try {
race(threadNum);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
executorService.shutdown();
}
private static void race(int threadNum) throws Exception{
Thread.sleep(1000);
log.info("{} is ready", threadNum);
try{
cyclicBarrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}catch (BrokenBarrierException | TimeoutException e){
log.warn("BarrierException", e);
}
log.info("{} continue", threadNum);
}
}在声明CyclicBarrier的时候，还可以指定一个Runnable，当线程达到屏障的时候，可以优先执行Runnable中的方法。示例代码如下：
public class CyclicBarrierExample {
private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
log.info("callback is running");
});
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 10; i++){
final int threadNum = i;
Thread.sleep(1000);
executorService.execute(() -> {
try {
race(threadNum);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
executorService.shutdown();
}
private static void race(int threadNum) throws Exception{
Thread.sleep(1000);
log.info("{} is ready", threadNum);
cyclicBarrier.await();
log.info("{} continue", threadNum);
}
}cyclicBarrier实现原理
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition trip = lock.newCondition();
//表示处在等待状态的线程个数
private int count;
//构造函数
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.parties = parties;
this.count = parties;
this.barrierCommand = barrierAction;
}CyclicBarrier主要借助重入锁ReentrantLock和Condition实现，count初始值等于CyclicBarrier实例化指明的等待线程数量，用于等待线程计数，parties表示有多少个个体（相当于调多少次await方法，每调一次await方法相当于一个线程到达了栅栏处），barrierAction其实相当于回调函数，当最后一个线程达到了栅栏处就会触发这个回调函数；