引言

jdk1.5开始，引入了一个类java.util.concurrent.CyclicBarrier用来控制多个线程互相等待，只有当多个线程都到达时，这些线程才会继续执行。与CountDownLatch不同的是，CyclicBarrier实例是可以重复使用的，也被称为重复栅栏

使用


class CyclicBarrierAgainDemo implements Runnable{
    
    
   @Override
   public void run() {
    
    
       System.out.print("------------");
   }
	public static void main(String[] args) {
    
    
	     int totalThread = 10;
	     CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(totalThread,new CyclicBarrierAgainDemo ());
	     ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
	     for (int i = 0; i < totalThread; i++) {
    
    
	         executorService.execute(() -> {
    
    
	             System.out.print("before..");
	             try {
    
    
	                 cyclicBarrier.await();
	             } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
    
    
	                 e.printStackTrace();
	             }
	         });
	     }
	     executorService.shutdown();
	 }
}

使用CyclicBarrier实现等待的线程都被称为参与方。参与方只需要执行cyclicBarrier.await() 就可以实现等待。由于CyclicBarrier内部维护了一个显示锁，这可以知道参与方中谁最后一个执行cyclicBarrier.await() 。当最后一个线程执行完，会使得使用相应CyclicBarrier实例的其他参与方被唤醒，而最后一个线程自身不会被暂停。其流程图如下：
在这里插入图片描述

CyclicBarrier源码分析

注意：我会把源码中每个方法的作用都注释出来，可以参考注释进行理解。

首先看一下CyclicBarrier类的构造方法：


public CyclicBarrier(int parties) {
    
    
        this(parties, null);
    }
    
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
    
    
        if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.parties = parties;//parties 指示计数器的初始值
        this.count = parties;
        this.barrierCommand = barrierAction;//所以线程到达屏障后会执行一次
    }

其中，第二种构造器方法是比较常用的一种。

await()

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    
    
        try {
    
    
            return dowait(false, 0L);
        } catch (TimeoutException toe) {
    
    
            throw new Error(toe); // cannot happen
        }
    }

private int dowait(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
               TimeoutException {
    
    
        //显示锁
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
    
    
        	//表示当前代
            final Generation g = generation;
			//当前代的栅栏是否被打破
            if (g.broken)
                throw new BrokenBarrierException();
			//线程是否被中断
            if (Thread.interrupted()) {
    
    
            	//唤醒之前到达栅栏阻塞的线程
                breakBarrier();
                throw new InterruptedException();
            }
			//计数器减1
            int index = --count;
            //最后一个线程到达栅栏
            if (index == 0) {
    
      // tripped
                boolean ranAction = false;
                try {
    
    
                	//栅栏被打破市执行的方法
                    final Runnable command = barrierCommand;
                    if (command != null)
                        command.run();
                    ranAction = true;
                    //开启下一代，again
                    nextGeneration();
                    return 0;
                } finally {
    
    
                	//确保其他线程都够正常运行
                    if (!ranAction)
                        breakBarrier();
                }
            }
            //自旋
            for (;;) {
    
    
                try {
    
    
                	//判断时候有等待时间限制
                    if (!timed)
                    	//还是使用的Condition
                        trip.await();
                    else if (nanos > 0L)
                    	//如果有，设置等待时间，时间到后，自动唤醒
                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException ie) {
    
    
                	//当前 线程被中断，并且栅栏未被打破，则唤醒之前等待的线程
                    if (g == generation && ! g.broken) {
    
    
                        breakBarrier();
                        throw ie;
                    } else {
    
    
                        //若在捕获中断异常前已经完成在栅栏上的等待, 则直接调用中断操作
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }
				//如果线程因为打翻栅栏操作而被唤醒则抛出异常
                if (g.broken)
                    throw new BrokenBarrierException();
				如果线程因为换代操作而被唤醒则返回计数器的值
                if (g != generation)
                    return index;
				//等待时间已到，唤醒线程并抛出异常
                if (timed && nanos <= 0L) {
    
    
                    breakBarrier();
                    throw new TimeoutException();
                }
            }
        } finally {
    
    
            lock.unlock();
        }
    }

获得显示锁，判断当前线程状态是否被中断，如果是，则执行breakBarrier 方法，唤醒之前阻塞的所有线程，并将计数器重置
计数器count减1，如果count==0，表示最后一个线程到达栅栏，接着执行之前指定的Runnable接口，同时执行 nextGeneration方法进入下一代
否则，进入自旋，判断当前线程是进入定时等待还是非定时等待，如果在等待过程中被中断，执行breakBarrier 方法，唤醒之前阻塞的所有线程
判断是否是因为执行breakBarrier方法而被唤醒，如果是，则抛出异常
判断是否是正常的换代操作而被唤醒，如果是，则返回计数器的值
判断是否是超时而被唤醒，如果是，则唤醒之前阻塞的所有线程，并抛出异常
释放锁
我们可以看到，这里使用的阻塞方式时采用条件变量Condition的await()/awaitNanos(long time)方法，这个方法我们之前再在将Condition的时候仔细分析过，这里就不再分析，感兴趣的同学可以去看之前的文章链接: 深入理解条件变量Condition

breakBarrier()

private void breakBarrier() {
    
    
        generation.broken = true;//栅栏被打破
        count = parties;//重置count
        trip.signalAll();//唤醒之前阻塞的线程
    }

nextGeneration()

private void nextGeneration() {
    
    
        //唤醒所以的线程
        trip.signalAll();
        //重置计数器
        count = parties;
        //重新开始
        generation = new Generation();
    }

reset()

接下来看看栅栏重置的方法

public void reset() {
    
    
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
    
    
            breakBarrier();   // break the current generation
            nextGeneration(); // start a new generation
        } finally {
    
    
            lock.unlock();
        }
    }

CyclicBarrier与CountDownLatch的区别

CountDownLatch只能拦截一轮，而CyclicBarrier可以实现循环拦截。
CyclicBarrier的计数器由自己控制，而CountDownLatch的计数器则由使用者通过countDown() 方法来控制

总结

如果代码对cyclicBarrier.await() 调用不是放在一个循环当中，并且使用CyclicBarrier的目的也不是为了测试高并发操作，那么此时对CyclicBarrier的使用可能是一种滥用

深入理解CyclicBarrier

引言

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