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Java多线程同步工具类CyclicBarrier如何使用

王林
王林转载
2023-05-13 11:19:051228浏览

    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:

    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:

    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();
    }
    }

    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。

    以上是Java多线程同步工具类CyclicBarrier如何使用的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

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