Java 다중 스레드 동기화 도구 클래스 CyclicBarrier를 사용하는 방법

CyclicBarrier란 무엇입니까

CyclicBarrier는 Java 동시성 패키지에 제공되는 동기화 도구 클래스입니다. 이를 통해 실행을 계속하기 전에 모든 스레드가 장벽에 도달할 때까지 여러 스레드가 특정 장벽에서 기다릴 수 있습니다. CyclicBarrier의 구현 원리는 ReentrantLock과 Condition을 기반으로 하며, wait() 메소드를 여러 번 호출하여 스레드의 대기 및 깨우기를 구현합니다.

CyclicBarrier의 기본 사용법

CyclicBarrier의 기본 사용법은 매우 간단합니다. CyclicBarrier 객체를 생성하고 카운터 값을 대기 스레드 수로 설정하기만 하면 됩니다. 각 스레드의 실행이 완료된 후 CyclicBarrier의 wait() 메서드를 호출하여 다른 스레드가 실행을 완료할 때까지 기다립니다. 모든 스레드가 장벽에 도달하면 장벽이 열리고 모든 스레드가 계속 실행됩니다.

CyclicBarrier의 소스 코드 구현

CyclicBarrier의 구현 원리는 ReentrantLock 및 Condition을 기반으로 하며, 스레드의 대기 및 깨우기는 wait() 메서드를 여러 번 호출하여 수행됩니다. CyclicBarrier의 소스 코드 구현은 주로 장벽 초기화와 장벽의 대기 및 깨우기라는 두 부분으로 구성됩니다.

(1) CyclicBarrier 초기화

CyclicBarrier 객체 생성 시 대기 스레드 수와 Barrier의 실행 동작을 지정해야 합니다. CyclicBarrier 객체의 생성 방법은 다음과 같습니다.

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

여기서 party는 대기 스레드 수를 나타내고, BarrierAction은 장벽이 수행하는 작업을 나타냅니다.

구성 방법에서는 대기 스레드 수에 따라 파티 크기의 ReentrantLock 배열과 Condition 개체가 생성됩니다. ReentrantLock 배열은 여러 스레드가 장벽에 도달하여 동시에 대기할 수 있도록 하는 데 사용되며, Condition 개체는 스레드를 대기하고 깨우는 데 사용됩니다.

(2) CyclicBarrier의 대기 및 깨우기

스레드가 wait() 메서드를 실행할 때 먼저 ReentrantLock 개체의 잠금을 획득하려고 시도합니다. 획득에 실패하면 스레드가 대기 대기열에 추가됩니다. 잠금이 해제될 때까지 기다리세요. 잠금을 획득한 후 스레드는 현재 카운터가 대기 스레드 수에 도달했는지 확인합니다. 그렇다면 장벽 작업을 수행하고 카운터를 당사자로 재설정하여 대기 대기열의 모든 스레드를 깨웁니다. 카운터가 대기 스레드 수에 도달하지 않으면 해당 스레드는 대기 큐에 추가되어 다른 스레드의 도착을 기다립니다.

CyclicBarrier의 wait() 메소드 소스 코드는 다음과 같습니다.

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    try {
        // 获取锁
        lock.lock();
        // 计数器减1
        int index = --count;
        if (index == 0) {
            // 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
            final Runnable command = barrierCommand;
            if (command != null) {
                command.run();
            }
            next
        trip.signalAll();
    } else {
        try {
            // 等待其他线程到达屏障处
            int phase = generation;
            trip.await();
            // 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
            if (phase == generation) {
                command = barrierCommand;
                if (command != null) {
                    command.run();
                }
            }
            // 计数器重置
            nextGeneration();
        } catch (InterruptedException ie) {
            // 如果线程在等待时被中断，抛出InterruptedException异常
            cancel();
            throw ie;
        } catch (BrokenBarrierException bbe) {
            // 如果屏障被破坏，抛出BrokenBarrierException异常
            broken = true;
            trip = new Condition[parties];
            throw bbe;
        }
    }
    return index;
} finally {
    // 释放锁
    lock.unlock();
}
}

CyclicBarrier의 wait() 메소드에서 먼저 ReentrantLock 객체의 잠금을 획득하고 카운터를 1씩 감소시킵니다. 카운터가 0이면 Barrier 작업을 수행하고 대기 중인 대기열의 모든 스레드를 깨웁니다. 카운터가 0이 아니면 다른 스레드가 Barrier에 도착할 때까지 기다립니다.

대기 프로세스 중에 스레드가 중단되면 InterruptedException이 발생합니다. 장벽이 깨지면 BrokenBarrierException이 발생합니다. 장벽에 도달한 마지막 스레드인 경우 장벽 작업이 수행되고 대기 대기열의 모든 스레드가 깨어나고 카운터가 파티로 재설정됩니다.

CyclicBarrier의 사용 시나리오

CyclicBarrier는 실행을 계속하기 전에 여러 스레드가 특정 장벽 지점에 도달할 때까지 서로 기다려야 하는 시나리오에 적합합니다. 예를 들어 여러 스레드가 특정 작업을 동시에 실행해야 하지만 특정 작업이 계속되기 전에 다른 작업이 완료될 때까지 기다려야 하는 경우 CyclicBarrier를 사용하여 스레드 동기화 및 협업을 달성할 수 있습니다.

또한 CyclicBarrier를 사용하여 파이프라인 처리를 구현할 수도 있습니다. 예를 들어 생산자-소비자 모델에서는 여러 생산자가 동시에 대기열에 데이터를 추가할 수 있으며, 모든 생산자는 대기해야 합니다. 그런 다음 소비자는 데이터를 계속 추가합니다.

위 내용은 Java 다중 스레드 동기화 도구 클래스 CyclicBarrier를 사용하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!