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Java多线程同步工具类CyclicBarrier的使用
来源:jb51  时间:2023/4/28 9:24:59  对本文有异议

CyclicBarrier是什么

CyclicBarrier是Java并发包中提供的一种同步工具类,它可以让多个线程在某个屏障处等待,直到所有线程都到达该屏障处才继续执行。CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的,通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。

CyclicBarrier的基本使用方法

CyclicBarrier的基本使用方法非常简单,只需要创建一个CyclicBarrier对象,并将计数器的值设置为等待的线程数。每个线程执行完毕后,调用CyclicBarrier的await()方法等待其他线程执行完毕,当所有线程都到达屏障处时,屏障将被打开,所有线程将继续执行。

CyclicBarrier的源码实现

CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的,通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。CyclicBarrier的源码实现主要包括两部分:屏障的初始化和屏障的等待和唤醒。

(1)CyclicBarrier的初始化

在创建CyclicBarrier对象时,需要指定等待的线程数和屏障的执行操作。CyclicBarrier对象的构造方法如下:

  1. public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

其中,parties表示等待的线程数,barrierAction表示屏障执行的操作。

在构造方法中,会根据等待的线程数创建一个parties大小的ReentrantLock数组和一个Condition对象。ReentrantLock数组用来保证多个线程能够同时到达屏障处并等待,Condition对象用来进行线程的等待和唤醒。

(2)CyclicBarrier的等待和唤醒

当线程执行到await()方法时,会首先尝试获取ReentrantLock对象的锁,如果获取失败,线程会被加入到等待队列中等待锁的释放。当获取到锁后,线程会判断当前的计数器是否已经达到等待的线程数,如果是,则执行屏障的操作并将计数器重置为parties,唤醒等待队列中的所有线程。如果计数器未达到等待的线程数,则线程会被加入到等待队列中等待其他线程的到来。

CyclicBarrier的await()方法源码如下:

  1. public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
  2. try {
  3. // 获取锁
  4. lock.lock();
  5. // 计数器减1
  6. int index = --count;
  7. if (index == 0) {
  8. // 如果计数器为0,执行屏障操作并唤醒等待队列中的所有线程
  9. final Runnable command = barrierCommand;
  10. if (command != null) {
  11. command.run();
  12. }
  13. next
  14. trip.signalAll();
  15. } else {
  16. try {
  17. // 等待其他线程到达屏障处
  18. int phase = generation;
  19. trip.await();
  20. // 如果是最后一个到达屏障的线程,执行屏障操作并唤醒等待队列中的所有线程
  21. if (phase == generation) {
  22. command = barrierCommand;
  23. if (command != null) {
  24. command.run();
  25. }
  26. }
  27. // 计数器重置
  28. nextGeneration();
  29. } catch (InterruptedException ie) {
  30. // 如果线程在等待时被中断,抛出InterruptedException异常
  31. cancel();
  32. throw ie;
  33. } catch (BrokenBarrierException bbe) {
  34. // 如果屏障被破坏,抛出BrokenBarrierException异常
  35. broken = true;
  36. trip = new Condition[parties];
  37. throw bbe;
  38. }
  39. }
  40. return index;
  41. } finally {
  42. // 释放锁
  43. lock.unlock();
  44. }
  45. }

在CyclicBarrier的await()方法中,首先获取ReentrantLock对象的锁,并将计数器减1。如果计数器为0,则执行屏障的操作并唤醒等待队列中的所有线程,如果计数器不为0,则等待其他线程到达屏障处。

在等待过程中,如果线程被中断,将抛出InterruptedException异常。如果屏障被破坏,将抛出BrokenBarrierException异常。如果是最后一个到达屏障的线程,将执行屏障的操作并唤醒等待队列中的所有线程,并将计数器重置为parties。

CyclicBarrier的使用场景

CyclicBarrier适用于多个线程需要等待彼此到达某个屏障点后再继续执行的场景。例如,多个线程需要同时执行某个任务,但某个任务需要等待其他任务完成后才能继续执行,这时就可以使用CyclicBarrier来实现线程的同步和协作。

另外,CyclicBarrier也可以用来实现流水线式的处理,例如生产者消费者模式中,多个生产者可以同时向队列中添加数据,当队列满时,所有生产者需要等待消费者处理完数据后再继续添加数据。

总结

CyclicBarrier是Java并发包中提供的一种同步工具类,可以让多个线程在某个屏障处等待,直到所有线程都到达该屏障处才继续执行。CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的,通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。CyclicBarrier适用于多个线程需要等待彼此到达某个屏障点后再继续执行的场景。

到此这篇关于Java多线程同步工具类CyclicBarrier的使用的文章就介绍到这了,更多相关Java CyclicBarrier内容请搜索w3xue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w3xue!

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