CyclicBarrier原理

简介: 文章主要介绍了CyclicBarrier的工作原理和使用场景。CyclicBarrier适用于需要多个线程同步到达某个点后再一起继续执行的情况,它通过ReentrantLock和Condition实现了高效的线程同步机制,适合用于需要循环使用屏障点的场景。

​前言

    CyclicBarrier是用于多线程相互等待到达一个公共的屏障点的同步工具类,如下图,小明,小宝,小周都需要等待其他人到达公共的屏障点后,才能继续做其他事,常用于多个线程需要一起完成的任务。本质是通过Lock,控制一个state状态,原子性的更新到0。

CyclicBarrier使用的两种场景

1、 n个线程准备好了一些数据,然后调用await方法,主线程等他们都处理好了,可以汇总n个线程准备好的数据。

2、 n个线程等待都到齐了,再一个一个处理,await方法相当于签到,每个线程都调用await先签到,等到屏障数等于0,再处理后面的逻辑,最后签到的线程执行屏障并唤醒其它等待的线程。

CyclicBarrier与CountDownLatch区别

1、CyclicBarrier可以重置,而CountDownLatch不可以重置。

2、CountDownLatch是一个或多个线程等计数减少到0,一起开始做事。

CyclicBarrier是最后一个线程,唤醒其它等计数器为0的线程,开始做事。

3、CyclicBarrier是基于独占锁ReentrantLock独占锁实现,CountDownLatch是基于共享锁实现。

await方法实现

通过一个ReentrantLock,加上一个Condition,每调用await就会parties减少1。

如果parties=0,执行屏障barrierCommand。唤醒其它阻塞的线程继续执行。

如果parties不是0进入阻塞状态,等待被唤醒。

/** The lock for guarding barrier entry */    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    /** Condition to wait on until tripped */    private final Condition trip = lock.newCondition();    /** The number of parties */    private final int parties;    /* The command to run when tripped */    private final Runnable barrierCommand;        private int dowait(boolean timed, long nanos)        throws InterruptedException, BrokenBarrierException,               TimeoutException {        final ReentrantLock lock = this.lock;        //加同一把互赤锁        lock.lock();        try {            final Generation g = generation;​            if (g.broken)                throw new BrokenBarrierException();​            if (Thread.interrupted()) {                breakBarrier();                throw new InterruptedException();            }//计数器自减            int index = --count;            if (index == 0) {  // tripped                boolean ranAction = false;                try {                    final Runnable command = barrierCommand;                    if (command != null)                        command.run();                    ranAction = true;                    nextGeneration();                    return 0;                } finally {                    if (!ranAction)                        breakBarrier();                }            }​            // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out            for (;;) {                try {                    if (!timed)                    //条件阻塞 等待计数器为0 最后一个减少为0的线程 将唤醒所有线程。                        trip.await();                    else if (nanos > 0L)                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);                } catch (InterruptedException ie) {                    if (g == generation && ! g.broken) {                        breakBarrier();                        throw ie;                    } else {                        // We're about to finish waiting even if we had not                        // been interrupted, so this interrupt is deemed to                        // "belong" to subsequent execution.                        Thread.currentThread().interrupt();                    }                }​                if (g.broken)                    throw new BrokenBarrierException();​                if (g != generation)                    return index;​                if (timed && nanos <= 0L) {                    breakBarrier();                    throw new TimeoutException();                }            }        } finally {            lock.unlock();        }    }        private void nextGeneration() {        // 唤醒等待在trip条件(计数器大于0前被阻塞)的线程        trip.signalAll();        // 重置计数器        count = parties;        generation = new Generation();    }    private void breakBarrier() {        generation.broken = true;        count = parties;        trip.signalAll();    }

CyclicBarrier实现是基于ReentrantLock实现的,代码比较简单,可以好好学习下。

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