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什么是 Java 的 CyclicBarrier(代码示例)

2025-03-14 15:16:29 作者：一只蜘猪

CyclicBarrier 是多线程协同的利器,适合需要多次同步的场景,本文通过代码示例讲解什么是 Java 的 CyclicBarrier,感兴趣的朋友一起看看吧

你的回答（口语化，面试场景）
面试官：什么是 Java 的 CyclicBarrier？
你：
好的，我来举个例子说明。比如一个游戏需要5个玩家全部准备就绪才能开始，这时候可以用 CyclicBarrier。

核心作用
CyclicBarrier 让一组线程互相等待，直到所有线程都到达屏障点（Barrier），再一起继续执行。它像一道关卡，必须等所有线程到齐才能放行。

核心特性

可重复使用：所有线程通过屏障后，CyclicBarrier 会自动重置（比如玩家结束一局后，可以开始下一局）。
支持回调：可以设置一个回调任务（Runnable），在所有线程到达屏障后触发（比如发游戏开始的广播）。

使用场景

分阶段任务：多线程分批次处理数据，等待所有线程完成第一阶段后，再统一进入第二阶段。
压测模拟：模拟1000个用户同时发起请求（等所有线程就绪后同时触发）。
分布式协同：多个微服务节点完成初始化后，同时对外提供服务。

代码示例

// 3个线程互相等待，全部到达后执行回调  
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {  
    System.out.println("所有玩家已就位，游戏开始！");  
});  
// 玩家线程  
executor.submit(() -> {  
    System.out.println("玩家A准备完成");  
    barrier.await();  // 等待其他玩家  
    System.out.println("玩家A开始游戏");  
});  
// 类似地提交玩家B、C的线程

对比 CountDownLatch

重置能力：CyclicBarrier 可重复用，CountDownLatch 只能一次性。
触发角色：CyclicBarrier 是线程互相等待，CountDownLatch 是主线程等待子线程。

预测面试官可能的追问及回答
追问1：如果某个线程在 await() 时被中断了，会发生什么？
回答：

被中断的线程会抛出 InterruptedException，同时其他等待的线程会收到 BrokenBarrierException，屏障会失效。
需要调用 reset() 重置屏障后才能继续使用。

追问2：CyclicBarrier 底层是如何实现的？
回答：

基于 ReentrantLock 和 Condition。
- 内部维护一个计数器，线程调用 await() 时计数器减1。
- 当计数器归零时，触发回调任务，并唤醒所有等待线程。

知识框架与底层原理补充

核心机制
| 组件 | 作用 |
|---------------------|-------------------------------------------------------------------------|
| 屏障点（Barrier） | 线程必须等待其他线程到达的位置。 |
| Generation | 记录当前屏障的状态（是否已破坏），支持重置后复用。 |
| 回调任务 | 可选的 Runnable，由最后一个到达屏障的线程执行。 |

源码级实现逻辑

初始化：设置参与线程数（parties）和回调任务。

await() 流程：

获取锁（ReentrantLock），检查屏障是否已破坏（Broken）。
减少剩余计数（count），若 count == 0，执行回调并唤醒所有线程。
若未归零，线程通过 Condition.await() 进入等待队列。

使用注意事项

获取锁（ReentrantLock），检查屏障是否已破坏（Broken）。
减少剩余计数（count），若 count == 0，执行回调并唤醒所有线程。
若未归零，线程通过 Condition.await() 进入等待队列。

实战案例

场景：电商大促时，统计各区域销量并汇总。
方案：

创建 CyclicBarrier，线程数与区域数相同。

每个线程计算一个区域的销量，完成后调用 await()。

所有线程到达后，触发回调任务汇总总销量。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4, () -> {  
    System.out.println("全部区域销量计算完成，总销量：" + total);  
});  
// 4个区域计算线程  
for (int i = 0; i < 4; i++) {  
    executor.submit(() -> {  
        calculateRegionSales();  
        barrier.await();  
    });  
}

总结

CyclicBarrier 是多线程协同的利器，适合需要多次同步的场景（如分阶段任务）。
理解底层锁机制和异常处理，避免因线程中断导致屏障失效。
优先于 CountDownLatch 的场景：需重复触发同步点，或需要回调任务统一处理结果。

到此这篇关于什么是 Java 的 CyclicBarrier的文章就介绍到这了,更多相关Java 的 CyclicBarrier内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

什么是 Java 的 CyclicBarrier(代码示例)

总结

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