Cara menggunakan kelas alat penyegerakan berbilang benang Java CyclicBarrier

Apakah itu CyclicBarrier

CyclicBarrier ialah kelas alat penyegerakan yang disediakan dalam pakej konkurensi Java, yang membenarkan berbilang benang menunggu di halangan tertentu , pelaksanaan akan tidak diteruskan sehingga semua benang mencapai penghalang. Prinsip pelaksanaan CyclicBarrier adalah berdasarkan ReentrantLock and Condition, dan menunggu dan bangun benang direalisasikan dengan memanggil kaedah await() beberapa kali.

Penggunaan asas CyclicBarrier

Penggunaan asas CyclicBarrier adalah sangat mudah Anda hanya perlu mencipta objek CyclicBarrier dan menetapkan nilai pembilang kepada bilangan utas menunggu. Selepas setiap utas selesai melaksanakan, panggil kaedah await() CyclicBarrier untuk menunggu utas lain selesai melaksanakan Apabila semua utas mencapai halangan, halangan akan dibuka dan semua utas akan terus dilaksanakan.

Pelaksanaan kod sumber CyclicBarrier

Prinsip pelaksanaan CyclicBarrier adalah berdasarkan ReentrantLock and Condition, dan penantian dan bangun dari urutan direalisasikan dengan memanggil kaedah await() beberapa kali. Pelaksanaan kod sumber CyclicBarrier terutamanya merangkumi dua bahagian: permulaan halangan dan menunggu dan bangun halangan.

(1) Permulaan CyclicBarrier

Apabila mencipta objek CyclicBarrier, anda perlu menentukan bilangan utas menunggu dan operasi pelaksanaan halangan. Kaedah pembinaan objek CyclicBarrier adalah seperti berikut:

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

Antaranya, pihak mewakili bilangan benang menunggu, dan barrierAction mewakili operasi yang dilakukan oleh penghalang.

Dalam pembina, tatasusunan ReentrantLock bersaiz parti dan objek Syarat akan dibuat berdasarkan bilangan utas menunggu. Tatasusunan ReentrantLock digunakan untuk memastikan berbilang utas boleh mencapai penghalang dan menunggu pada masa yang sama, dan objek Keadaan digunakan untuk menunggu dan membangunkan utas.

(2) Menunggu dan membangkitkan CyclicBarrier

Apabila utas melaksanakan kaedah await(), mula-mula ia akan cuba memperoleh kunci objek ReentrantLock Jika pemerolehan gagal, itu benang akan ditambahkan pada baris gilir menunggu. Selepas memperoleh kunci, utas akan menentukan sama ada pembilang semasa telah mencapai bilangan utas menunggu. Jika ya, ia akan menjalankan operasi penghalang dan menetapkan semula pembilang kepada pihak, membangunkan semua utas dalam barisan menunggu. Jika kaunter tidak mencapai bilangan utas menunggu, utas akan ditambah pada baris gilir menunggu untuk menunggu ketibaan utas lain.

Kod sumber kaedah await() CyclicBarrier adalah seperti berikut:

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();
}
}

Dalam kaedah await() CyclicBarrier, mula-mula dapatkan kunci objek ReentrantLock dan kurangkan pembilang sebanyak 1. Jika kaunter adalah 0, lakukan operasi penghalang dan bangunkan semua benang dalam barisan menunggu Jika kaunter bukan 0, tunggu benang lain tiba di penghalang.

Semasa proses menunggu, jika utas terganggu, InterruptedException akan dilemparkan. Jika halangan dipecahkan, BrokenBarrierException akan dilemparkan. Jika ia adalah benang terakhir untuk mencapai halangan, operasi halangan akan dilakukan dan semua benang dalam baris gilir menunggu akan dibangunkan dan kaunter akan ditetapkan semula kepada pihak.

Senario Penggunaan CyclicBarrier

CyclicBarrier sesuai untuk senario di mana berbilang benang perlu menunggu antara satu sama lain untuk mencapai titik halangan tertentu sebelum meneruskan pelaksanaan. Sebagai contoh, jika berbilang benang perlu melaksanakan tugas tertentu pada masa yang sama, tetapi tugas tertentu perlu menunggu tugas lain selesai sebelum meneruskan, maka anda boleh menggunakan CyclicBarrier untuk mencapai penyegerakan dan kerjasama benang.

Selain itu, CyclicBarrier juga boleh digunakan untuk melaksanakan pemprosesan saluran paip Contohnya, dalam model pengeluar-pengguna, berbilang pengeluar boleh menambah data pada baris gilir pada masa yang sama Apabila baris gilir penuh, semua pengeluar perlu menunggu untuk penggunaan Selepas pengguna selesai memproses data, teruskan menambah data.

Atas ialah kandungan terperinci Cara menggunakan kelas alat penyegerakan berbilang benang Java CyclicBarrier. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!