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如何在Java中利用CyclicBarrier实现并发编程

如何在Java中利用CyclicBarrier实现并发编程？很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

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  使用JAVA编写并发程序的时候，我们需要仔细去思考一下并发流程的控制，如何让各个线程之间协作完成某项工作。有时候，我们启动N个线程去做一件事情，只有当这N个线程都达到某一个临界点的时候，我们才能继续下面的工作，就是说如果这N个线程中的某一个线程先到达预先定义好的临界点，它必须等待其他N-1线程也到达这个临界点，接下来的工作才能继续，只要这N个线程中有1个线程没有到达所谓的临界点，其他线程就算抢先到达了临界点，也只能等待，只有所有这N个线程都到达临界点后，接下来的事情才能继续。

一、场景描述

有四个游戏玩家玩游戏，游戏有三个关卡，每个关卡必须要所有玩家都到达后才能允许通过。其实这个场景里的玩家中如果有玩家A先到了关卡1，他必须等到其他所有玩家都到达关卡1时才能通过，也就是说线程之间需要相互等待。这和CountDownLatch的应用场景有区别，CountDownLatch里的线程是到了运行的目标后继续干自己的其他事情，而这里的线程需要等待其他线程后才能继续完成下面的工作。

二、CyclicBarrier介绍

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干活。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

CyclicBarrier类有两个常用的构造方法：

1. CyclicBarrier(int parties)

这里的parties也是一个计数器，例如，初始化时parties里的计数是3，于是拥有该CyclicBarrier对象的线程当parties的计数为3时就唤醒，注：这里parties里的计数在运行时当调用CyclicBarrier:await()时,计数就加1，一直加到初始的值

2. CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

这里的parties与上一个构造方法的解释是一样的，这里需要解释的是第二个入参(Runnable barrierAction),这个参数是一个实现Runnable接口的类的对象，也就是说当parties加到初始值时就出发barrierAction的内容。

代码示例

package com.itmyhome;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;


/**
 * 玩家类
 * @author itmyhome
 *
 */
class Player implements Runnable {
  private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  private int id;

  public Player(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
    this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
    this.id = id;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      System.out.println("玩家" + id + "正在玩第一关...");
      cyclicBarrier.await();
      System.out.println("玩家" + id + "进入第二关...");
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch (BrokenBarrierException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}


public class CyclicBarrierTest {
  public static void main(String[] args) {
    // CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4);
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4,
        new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            System.out.println("所有玩家进入第二关！");
          }
        });

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
      new Thread(new Player(i, cyclicBarrier)).start();
    }
  }
}

输出结果:

玩家0正在玩第一关...
玩家3正在玩第一关...
玩家2正在玩第一关...
玩家1正在玩第一关...
所有玩家进入第二关！
玩家3进入第二关...
玩家1进入第二关...
玩家2进入第二关...
玩家0进入第二关...

CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

  • CountDownLatch: 一个线程(或者多个)， 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。

  • CyclicBarrier: N个线程相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。

  • CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。

  • CountDownLatch：减计数方式，CyclicBarrier：加计数方式

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