java併發編程JUC第十篇：CyclicBarrier線程同步

在以前的文章中已經爲你們介紹了java併發編程的工具：BlockingQueue接口、ArrayBlockingQueue、DelayQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、SynchronousQueue、BlockingDeque接口、ConcurrentHashMap、CountDownLatch，本文爲系列文章第十篇。

java.util.concurrent.CyclicBarrier提供了一種多線程彼此等待的同步機制，能夠把它理解成一個障礙，全部先到達這個障礙的線程都將將處於等待狀態，直到全部線程都到達這個障礙處，全部線程才能繼續執行。

舉個例子：CyclicBarrier的同步方式有點像朋友們約好了去旅遊，在景點入口處集合，這個景點入口就是一個Barrier障礙，等待你們都到了才一塊兒進入景點遊覽參觀。 進入景點後你們去登山，有的人爬得快，有的人爬的慢，你們約好了山頂集合，因此山頂就又是一個Barrier障礙，等待你們都到了山頂才一塊兒下山。

下面是一張圖來講明這個問題。

每一個線程經過調用await()，在CyclicBarrier障礙處「彼此等待」，一旦全部的線程都到達了CyclicBarrier(都調用了CyclicBarrier方法)，全部的線程將一塊兒再次被喚醒繼續執行。

1.建立CyclicBarrier障礙

當建立CyclicBarrier的時候，須要指定須要控制多少個線程同步。好比下面的CyclicBarrier設置爲控制2個線程同步。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);

2. 在CyclicBarrier障礙處等待

經過調用CyclicBarrier的await()方法進入等待狀態，一般在線程完成本身的階段性任務以後調用該方法。

barrier.await();

CyclicBarrier也提供了另外一種方法指定等待超時的時間，當等待時間大於超時時間以後，即便還有其餘的線程沒調用await方法，該線程將自動喚醒繼續執行。(朋友們約好了去旅遊，等了10分鐘你還不來，我就本身先去了)。

barrier.await(10, TimeUnit.SECONDS);

The waiting threads waits at theCyclicBarrieruntil either:

在CyclicBarrier處等待的線程被釋放，繼續執行的條件（知足下面的任一條件便可）

• 最後到達的線程調用了await() 方法
• 該線程被另外一個線程打斷（另外一個線程調用其interrupt()方法）。
• 另外一個處於等待狀態的線程被打斷
• 另外一個處於等待狀態的線程在CyclicBarrier處等待時超時。
• 某個外部線程調用了CyclicBarrier.reset()拆除障礙。

3. CyclicBarrier Action

CyclicBarrier Action 相對不太好理解，能夠把它理解爲障礙自身的行爲。該Action動做是一個線程，全部的線程都到達障礙以後，該線程將被執行。

Runnable      barrierAction =   建立線程;
CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(2, barrierAction);

若是這段代碼仍然沒法理解CyclicBarrier Action的做用，看下面的例子。

4. CyclicBarrier 例子

下面的代碼演示瞭如何使用CyclicBarrier進行線程同步:

Runnable barrier1Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙1集合成功了，全部人都到了景點門口 ");
    }
};
Runnable barrier2Action = new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("障礙2集合成功了，全部人都到了山頂");
    }
};

//障礙1 景點門口
CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2, barrier1Action);
//障礙2 山頂
CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2, barrier2Action);

//旅遊計劃，階段目標一：景點門口集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable1 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);
//旅遊計劃，階段目標二：登山到山頂集合
CyclicBarrierRunnable barrierRunnable2 =
        new CyclicBarrierRunnable(barrier1, barrier2);

new Thread(barrierRunnable1).start();  //遊客A，Thread-0
new Thread(barrierRunnable2).start();  //遊客B，Thread-1

下面是一個線程類CyclicBarrierRunnable，啓動一個就表明一個遊客

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{

    CyclicBarrier barrier1 = null;  //障礙1
    CyclicBarrier barrier2 = null;  //障礙2

    public CyclicBarrierRunnable( CyclicBarrier barrier1,CyclicBarrier barrier2) {
        this.barrier1 = barrier1;
        this.barrier2 = barrier2;
    }

    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);  //這裏寫出發去景點的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 到達景點門口");
            this.barrier1.await();

            Thread.sleep(1000);  //這裏寫登山的過程代碼
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 登山爬到山頂");
            this.barrier2.await();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
                                " 玩的不錯，下山回家!");

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

下面的輸出是上文代碼的執行打印結果，多執行幾回上文的代碼會發現Thread-0 和 Thread-1 在障礙1和障礙2處的到達前後順序是不肯定的，可是老是先到的等後到的再繼續執行。

Thread-0 到達景點門口
Thread-1 到達景點門口
障礙1集合成功了，全部人都到了景點門口
Thread-1 登山爬到山頂
Thread-0 登山爬到山頂
障礙2集合成功了，全部人都到了山頂
Thread-0  玩的不錯，下山回家!
Thread-1  玩的不錯，下山回家!

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