Java并发编程中的CyclicBarrier线程屏障详解
作者:缘来如此09
这篇文章主要介绍了Java并发编程中的CyclicBarrier线程屏障详解,
一、简介
CyclicBarrier的字面意思是可循环使用(Cyclic)的屏障(Barrier)。它要做的事情是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有被屏障拦截的线程才会继续运行。下图演示了这一过程。
二、与countdownlatch的区别
它的主要作用其实和CountDownLanch差不多,都是让一组线程到达一个屏障时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障会被打开,所有被屏障阻塞的线程才会继续执行,不过它是可以循环执行的,这是它与CountDownLanch最大的不同。
三、核心参数
/** The lock for guarding barrier entry */ // 可重入锁 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); /** Condition to wait on until tripped */ // 条件队列,具体看AQS private final Condition trip = lock.newCondition(); /** The number of parties */ // 参与的线程数量 private final int parties; /* The command to run when tripped */ // 由最后一个进入 barrier 的线程执行的操作 private final Runnable barrierCommand; /** The current generation */ // 当前代 private Generation generation = new Generation(); // 正在等待进入屏障的线程数量 private int count;
四、构造方法
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { // 参与的线程数量小于等于0,抛出异常 if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException(); // 设置parties this.parties = parties; // 设置count this.count = parties; // 设置barrierCommand this.barrierCommand = barrierAction; }
该构造函数可以指定关联该CyclicBarrier的线程数量,并且可以指定在所有线程都进入屏障后的执行动作,该执行动作由最后一个进行屏障的线程执行。
五、核心方法
await方法
(1)dowait方法
await中调用dowait
private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException { // 保存当前锁 final ReentrantLock lock = this.lock; // 锁定 lock.lock(); try { // 保存当前代 final Generation g = generation; if (g.broken) // 屏障被破坏,抛出异常 throw new BrokenBarrierException(); if (Thread.interrupted()) { // 线程被中断 // 损坏当前屏障,并且唤醒所有的线程,只有拥有锁的时候才会调用 breakBarrier(); // 抛出异常 throw new InterruptedException(); } // 减少正在等待进入屏障的线程数量 int index = --count; if (index == 0) { // 正在等待进入屏障的线程数量为0,所有线程都已经进入 // 运行的动作标识 boolean ranAction = false; try { // 保存运行动作 final Runnable command = barrierCommand; if (command != null) // 动作不为空 // 运行 command.run(); // 设置ranAction状态 ranAction = true; // 进入下一代 nextGeneration(); return 0; } finally { if (!ranAction) // 没有运行的动作 // 损坏当前屏障 breakBarrier(); } } // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out // 无限循环 for (;;) { try { if (!timed) // 没有设置等待时间 // 等待 trip.await(); else if (nanos > 0L) // 设置了等待时间,并且等待时间大于0 // 等待指定时长 nanos = trip.awaitNanos(nanos); } catch (InterruptedException ie) { if (g == generation && ! g.broken) { // 等于当前代并且屏障没有被损坏 // 损坏当前屏障 breakBarrier(); // 抛出异常 throw ie; } else { // 不等于当前带后者是屏障被损坏 // We're about to finish waiting even if we had not // been interrupted, so this interrupt is deemed to // "belong" to subsequent execution. // 中断当前线程 Thread.currentThread().interrupt(); } } if (g.broken) // 屏障被损坏,抛出异常 throw new BrokenBarrierException(); if (g != generation) // 不等于当前代 // 返回索引 return index; if (timed && nanos <= 0L) { // 设置了等待时间,并且等待时间小于0 // 损坏屏障 breakBarrier(); // 抛出异常 throw new TimeoutException(); } } } finally { // 释放锁 lock.unlock(); } }
(2)核心流程
(3)nextGeneration方法
该方法会唤醒所有线程并且重置次数,这也是为什么CyclicBarrier可以循环调用的原因
private void nextGeneration() { // signal completion of last generation // 唤醒所有线程 trip.signalAll(); // set up next generation // 恢复正在等待进入屏障的线程数量 count = parties; // 新生一代 generation = new Generation(); }
六、应用
static class MyThread extends Thread { private CyclicBarrier cb; public MyThread(String name, CyclicBarrier cb) { super(name); this.cb = cb; } public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " going to await"); try { cb.await(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continue"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException { CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3, new Thread("barrierAction") { public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " barrier action"); } }); MyThread t1 = new MyThread("t1", cb); MyThread t2 = new MyThread("t2", cb); t1.start(); t2.start(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " going to await"); cb.await(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continue"); }
运行结果:
所以调用时序为:
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