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Java多線程循環(huán)柵欄CyclicBarrier正確使用方法

更新時(shí)間：2023年09月24日 09:49:37 作者：呆小魚(yú)LQ

這篇文章主要介紹了Java多線程循環(huán)柵欄CyclicBarrier正確使用方法詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

前言

本篇文章的代碼示例已放到 github 上，Git地址為：advance（記錄每一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程），大家把代碼下載下來(lái)之后，全局搜索一些關(guān)鍵代碼，即可找到該文章的源碼。

使用場(chǎng)景

想象一個(gè)這樣的場(chǎng)景，我們?cè)诖蛲跽邩s耀/英雄聯(lián)盟的時(shí)候，都會(huì)有一個(gè)匹配機(jī)制，需要10個(gè)人都加載完成后，大家才能一起進(jìn)入游戲，不然會(huì)出現(xiàn)大家進(jìn)入游戲的時(shí)間不一致的情況，這個(gè)時(shí)候就可以使用CyclicBarrier來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基本原理

使用CyclicBarrier的線程被叫做參與方，它的內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)顯式鎖。參與方只需要執(zhí)行await()就可以參與等待，此時(shí)這些線程會(huì)被暫停。當(dāng)最后一個(gè)線程執(zhí)行await()方法后，其他被暫停的線程都會(huì)被喚醒，而最后一個(gè)線程不會(huì)被暫停。

常用方法

//構(gòu)造器，定義參與的線程數(shù)
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(10);
//構(gòu)造器，可以傳入跳柵后需要執(zhí)行的線程
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction);
//將屏障重置為其初始狀態(tài)
void reset()
//進(jìn)行等待
int await()
//進(jìn)行等待，同時(shí)具備超時(shí)時(shí)間
public int await(long timeout, TimeUnit unit)

使用示例

定義玩家運(yùn)行程序

public class CyclicBarrierRunnable implements Runnable{
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    private int number;
    public CyclicBarrierRunnable(CyclicBarrier cyclicBarrier, int number) {
        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        this.number = number;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("玩家" + number + "號(hào)正在加載游戲...");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            cyclicBarrier.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("線程執(zhí)行出現(xiàn)問(wèn)題");
        }
        System.out.println("玩家" + number + "號(hào)加載完成。");
    }
}

定義主程序

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(10);
        //獲取參與方的總數(shù)
        System.out.println("參與方的總數(shù)為：" + cyclicBarrier.getParties());
        //獲取此時(shí)等待的線程數(shù)
        System.out.println("此時(shí)等待的線程數(shù)為：" + cyclicBarrier.getNumberWaiting());
        for (int i = 0; i < 10; i++){
            CyclicBarrierRunnable runnable = new CyclicBarrierRunnable(cyclicBarrier, i);
            new Thread(runnable).start();
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

執(zhí)行說(shuō)明

主線程每隔2秒會(huì)啟動(dòng)一個(gè)子線程執(zhí)行，子線程打印“準(zhǔn)備執(zhí)行”后，會(huì)調(diào)用await()方法進(jìn)行等待，從結(jié)果我們可以看出：當(dāng)最后一個(gè)CyclicBarrier.await()方法被執(zhí)行后，所有的等待線程同時(shí)被喚醒，同時(shí)開(kāi)始執(zhí)行。

內(nèi)部原理

CyclicBarrier內(nèi)部使用了一個(gè)條件變量trip來(lái)實(shí)現(xiàn)等待/通知。

CyclicBarrier內(nèi)部實(shí)現(xiàn)使用了分代的概念用于表示CyclicBarrier實(shí)例是可以重復(fù)使用的。

除最后一個(gè)線程外的任何一個(gè)參與方都相當(dāng)于一個(gè)等待線程，這些線程所使用的保護(hù)條件是：“當(dāng)前分代內(nèi)，尚未執(zhí)行await方法的參與方個(gè)數(shù)為0”。await()方法每被執(zhí)行一次，相應(yīng)實(shí)例的parties值會(huì)減少1.最后一個(gè)線程相當(dāng)于通知線程，它執(zhí)行await()會(huì)使相應(yīng)實(shí)例的parties的值變?yōu)?，此線程會(huì)先執(zhí)行barrierAction.run()，然后再執(zhí)行trip.signalAll()來(lái)喚醒所有等待線程。