併發編程：CyclicBarrier

CyclicBarrier是一個同步輔助類，它容許一組線程互相等待，直到到達某個公共屏障點 (common barrier point)。在涉及一組固定大小的線程的程序中，這些線程必須不時地互相等待，此時 CyclicBarrier 頗有用。由於該 barrier 在釋放等待線程後能夠重用，因此稱它爲循環 的 barrier。

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通俗點講就是：讓一組線程到達一個屏障時被阻塞，直到最後一個線程到達屏障時，屏障纔會開門，全部被屏障攔截的線程纔會繼續幹活。

CyclicBarrier字面意思迴環柵欄，經過它能夠實現讓一組線程等待至某個狀態以後再所有同時執行。叫作迴環是由於當全部等待線程都被釋放之後，CyclicBarrier能夠被重用。咱們暫且把這個狀態就叫作barrier，

當調用await()方法以後，線程就處於barrier了。

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先來個demo：

運行結果：

代碼中設置了兩個屏障點，第一個用於召集7個法師，等7個法師召集完後，在設置在一個屏障點，7位法師去尋找龍珠，而後召喚神龍，中間有個嵌套的關係！

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源碼分析

上述的例子，大體說了一下屏障，由於設置了兩個屏障，並無演示上述說的可循環使用（Cyclic）的屏障（Barrier） 中的可循環使用（Cyclic）。

查看 CyclicBarrier.reset() 可知，可使 CyclicBarrier 回到最初始的狀態，因爲使用的相對較少，這裏再也不演示。

CyclicBarrier構造方法

能夠看得出CyclicBarrier的內部是使用重入鎖ReentrantLock和Condition。它有兩個構造函數：

CyclicBarrier(int parties)：建立一個新的 CyclicBarrier，它將在給定數量的參與者（線程）處於等待狀態時啓動，但它不會在啓動 barrier 時執行預約義的操做。

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) ：建立一個新的 CyclicBarrier，它將在給定數量的參與者（線程）處於等待狀態時啓動，並在啓動 barrier 時執行給定的屏障操做，該操做由最後一個進入 barrier 的線程執行。

parties表示攔截線程的數量。

barrierAction 爲CyclicBarrier接收的Runnable命令，用於在線程到達屏障時，優先執行barrierAction ，用於處理更加複雜的業務場景。

在CyclicBarrier中最重要的方法莫過於await()方法，在全部參與者都已經在此 barrier 上調用 await 方法以前，將一直等待。以下：

第二個參數0，說明不是超時等待

其實await()的處理邏輯仍是比較簡單的：若是該線程不是到達的最後一個線程，則他會一直處於等待狀態，除非發生如下狀況：

1. 最後一個線程到達，即index == 0

2. 超出了指定時間（超時等待）

3. 其餘的某個線程中斷當前線程

4. 其餘的某個線程中斷另外一個等待的線程

5. 其餘的某個線程在等待barrier超時

6. 其餘的某個線程在此barrier調用reset()方法。reset()方法用於將屏障重置爲初始狀態。

在上面的源代碼中，咱們可能須要注意Generation 對象，在上述代碼中咱們老是能夠看到拋出BrokenBarrierException異常，那麼何時拋出異常呢？若是一個線程處於等待狀態時，若是其餘線程調用reset()，或者調用的barrier本來就是被損壞的，則拋出BrokenBarrierException異常。同時，任何線程在等待時被中斷了，則其餘全部線程都將拋出BrokenBarrierException異常，並將barrier置於損壞狀態。

同時，Generation描述着CyclicBarrier的更顯換代。在CyclicBarrier中，同一批線程屬於同一代。當有parties個線程到達barrier，generation就會被更新換代。其中broken標識該當前CyclicBarrier是否已經處於中斷狀態。

默認barrier是沒有損壞的。

當barrier損壞了或者有一個線程中斷了，則經過breakBarrier()來終止全部的線程：

在breakBarrier()中除了將broken設置爲true，還會調用signalAll將在CyclicBarrier處於等待狀態的線程所有喚醒。

當全部線程都已經到達barrier處（index == 0），則會經過nextGeneration()進行更新換地操做，在這個步驟中，作了三件事：

• 喚醒全部線程

• 重置count

• generation

CyclicBarrier同時也提供了await(long timeout, TimeUnit unit) 方法來作超時控制：

能夠看出其內部仍是經過調用

private int dowait(boolean timed, long nanos)

實現的。

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CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的區別

CountDownLatch 的計數器只能使用一次。而 CyclicBarrier 的計數器可使用 reset() 方法重置。因此 CyclicBarrier 能處理更爲複雜的業務場景，好比若是計算髮生錯誤，能夠重置計數器，並讓線程們從新執行一次。

CyclicBarrier 還提供其餘有用的方法，好比 getNumberWaiting 方法能夠得到 CyclicBarrier 阻塞的線程數量。isBroken 方法用來知道阻塞的線程是否被中斷。好比如下代碼執行完以後會返回 true。

CountDownLatch 會阻塞主線程，CyclicBarrier 不會阻塞主線程，只會阻塞子線程。