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Java并發(fā)工具之CyclicBarrier使用詳解

 更新時(shí)間:2023年12月11日 09:36:10   作者:warybee  
這篇文章主要介紹了Java并發(fā)工具之CyclicBarrier使用詳解,CyclicBarrier是一個(gè)同步器,允許一組線程相互之間等待,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn)(common barrier point),再繼續(xù)執(zhí)行,需要的朋友可以參考下

1、CyclicBarrier簡(jiǎn)介

CyclicBarrier是一個(gè)同步器,允許一組線程相互之間等待,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn) (common barrier point),再繼續(xù)執(zhí)行。

因?yàn)镃yclicBarrier 的計(jì)數(shù)器是可以循環(huán)利用的,所以稱它為循環(huán)(Cyclic) 的 Barrier。

CyclicBarrier常用于多線程計(jì)算數(shù)據(jù),當(dāng)所有線程都完成執(zhí)行后,在CyclicBarrier回調(diào)線程中合并計(jì)算。

在這里插入圖片描述

2、使用介紹

CyclicBarrier默認(rèn)的構(gòu)造方法是CyclicBarrier(int parties)其參數(shù)表示屏障(barrier )攔截的線程數(shù) 量,每個(gè)線程調(diào)用await方法告訴CyclicBarrier我已經(jīng)到達(dá)了屏障,然后當(dāng)前線程被阻塞。

   public class CyclicBarrierDemo {
    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
    public static void main(String[] args) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        c.await();
                    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //在子線程輸出1
                    System.out.println("1");
                }
            }).start();
        try {
            c.await();
            //在主線程輸出2
            System.out.println("2");
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

因?yàn)橹骶€程和子線程的調(diào)度是由CPU決定的,兩個(gè)線程都有可能先執(zhí)行,所以既有可能先執(zhí)行System.out.println("1");,也有可能先執(zhí)行 System.out.println("2");。

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3),則主線程和子線程會(huì)永遠(yuǎn)等待, 因?yàn)闆](méi)有第三個(gè)線程執(zhí)行await方法,即沒(méi)有第三個(gè)線程到達(dá)屏障,所以之前到達(dá)屏障的兩個(gè) 線程都不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。

此外CyclicBarrier還可以設(shè)置回調(diào)函數(shù),它是一個(gè) Runnable 實(shí)例,用于在線程到達(dá)屏障時(shí),優(yōu)先執(zhí)行 Runnable 實(shí)例,可以處理更復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

public class CyclicBarrierDemo {
    //實(shí)例化CyclicBarrier,并指定回調(diào)函數(shù)
    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2,new TestRunable());
    public static void main(String[] args) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        c.await();
                    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("1");
                }
            }).start();
        try {
            c.await();
            System.out.println("2");
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    static class TestRunable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("3");
        }
    }
}

輸出結(jié)果:

312

CyclicBarrier方法

  • await() 該方法被調(diào)用時(shí)表示當(dāng)前線程已經(jīng)到達(dá)公共屏障點(diǎn) (common barrier point),當(dāng)前線程阻塞進(jìn)入休眠狀態(tài),直到所有線程都到達(dá)屏障點(diǎn),當(dāng)前線程才會(huì)被喚醒。
  • await(long timeout, TimeUnit unit) await()的重載方法,可以指定阻塞時(shí)長(zhǎng);
  • getParties() 返回參與相互等待的線程數(shù);
  • isBroken() 判斷此屏障是否處于中斷狀態(tài)。如果因?yàn)闃?gòu)造或最后一次重置而導(dǎo)致中斷或超時(shí),從而使一個(gè)或多個(gè)參與者擺脫此屏障點(diǎn),或者因?yàn)楫惓6鴮?dǎo)致某個(gè)屏障操作失敗,則返回true;否則返回false;
  • reset() 將屏障重置為其初始狀態(tài);
  • getNumberWaiting() 返回當(dāng)前在屏障處等待的參與者數(shù)目,此方法主要用于調(diào)試。

3、使用案例

如果項(xiàng)目中有這樣一個(gè)需求,計(jì)算每個(gè)客戶指定年份消費(fèi)總金額,然后對(duì)所有年份金額進(jìn)行匯總。我們可以使用一個(gè)固定數(shù)量的線程計(jì)算每年消費(fèi)總金額,將相應(yīng)的結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)集合中,當(dāng)所有線程完成執(zhí)行其操作時(shí),在CyclicBarrier回調(diào)線程中進(jìn)行匯總以及顯示。代碼如下:

public class UserConsumeInfo {
    private String userName;
    private List<UserAggreInfo> userAggreInfos;
    //省略必要的get set 方法......
}

public class UserAggreInfo {
    //年份
    private Integer year;
    //消費(fèi)金額
    private Integer amount;

    public UserAggreInfo(Integer year, Integer amount) {
        this.year = year;
        this.amount = amount;
    }
    //省略必要的get set 方法......
}    
public class CyclicBarrierTest {
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    //保存客戶消費(fèi)數(shù)據(jù)
    private List<UserConsumeInfo> partialResults = new CopyOnWriteArrayList<>();
    private Random random = new Random();
    //要統(tǒng)計(jì)的年份
    private List<Integer> years;
    //統(tǒng)計(jì)的用戶
    private List<String> users;
    /**
     * 構(gòu)造函數(shù)
     * @param years
     * @param users
     */
    public CyclicBarrierTest(List<Integer> years, List<String> users) {
        this.years = years;
        this.users = users;
    }
    /**
     * 開(kāi)始計(jì)算用戶消費(fèi)信息
     */
    public void startCalc(){
        cyclicBarrier = new CyclicBarrier(users.size(), new AggregatorThread());
        for (int i = 0; i < users.size(); i++) {
            Thread worker = new Thread(new CalcUserAmountThread(users.get(i)));
            //把用戶設(shè)置為當(dāng)前線程名稱
            worker.setName(users.get(i));
            worker.start();
        }
    }
    /**
     * 計(jì)算用戶消費(fèi)金額線程
     */
    final class CalcUserAmountThread implements Runnable{
        //用戶名
        private String userName;
        public CalcUserAmountThread(String userName) {
            this.userName = userName;
        }
        @Override
        public void run() {
            UserConsumeInfo userConsumeInfo=new UserConsumeInfo();
            userConsumeInfo.setUserName(userName);
            //計(jì)算每年的消費(fèi)金額
            List<UserAggreInfo> userAggreInfos=new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < years.size(); i++) {
                Integer num = random.nextInt(1000);
                System.out.println("用戶:"+userName+" "+years.get(i)+"年,消費(fèi):"+num+"元");
                userAggreInfos.add(new UserAggreInfo(years.get(i),num));
            }
            userConsumeInfo.setUserAggreInfos(userAggreInfos);
            partialResults.add(userConsumeInfo);
            try {
                System.out.println("用戶:"+userName + "到達(dá)barrier,等待其他用戶.");
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            }
        }
    }
    /**
     * 聚合線程,算出用戶總的消費(fèi)金額
     */
    class AggregatorThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("=====統(tǒng)計(jì)用戶消費(fèi)信息=======");
            int sum = 0;//所有用戶消費(fèi)金額
            for (UserConsumeInfo user : partialResults) {
                String userName = user.getUserName();
                System.out.println("用戶:"+userName+"消費(fèi)信息如下:");
                for (UserAggreInfo aggre : user.getUserAggreInfos()) {
                    System.out.print("\t"+aggre.getYear()+"年,"+"消費(fèi)"+aggre.getAmount()+"元"+"\t");
                    sum+=aggre.getAmount();
                }
                System.out.println();
            }
            System.out.println("所有用戶消費(fèi)總金額:"+sum);
        }
    }
}

測(cè)試:

public static void main(String[] args) {
        List<String> userResults=new ArrayList<>();
        userResults.add("張三");
        userResults.add("李四");
        userResults.add("王二");
        userResults.add("小米");
        userResults.add("小明");
        userResults.add("小紅");
        userResults.add("小張");
        List<Integer> yearResults=new ArrayList<>();
        yearResults.add(2018);
        yearResults.add(2019);
        yearResults.add(2020);
        CyclicBarrierTest demo = new CyclicBarrierTest(yearResults,userResults);
        demo.startCalc();
    }

輸出結(jié)果:

用戶:小明 2018年,消費(fèi):310元
用戶:小紅 2018年,消費(fèi):589元
用戶:李四 2018年,消費(fèi):557元
用戶:小米 2018年,消費(fèi):946元
用戶:張三 2018年,消費(fèi):150元
用戶:王二 2018年,消費(fèi):17元
用戶:小張 2018年,消費(fèi):228元
用戶:小明 2019年,消費(fèi):29元
用戶:王二 2019年,消費(fèi):741元
用戶:小張 2019年,消費(fèi):380元
用戶:王二 2020年,消費(fèi):650元
用戶:小紅 2019年,消費(fèi):412元
用戶:李四 2019年,消費(fèi):453元
用戶:王二到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:小明 2020年,消費(fèi):582元
用戶:小米 2019年,消費(fèi):524元
用戶:張三 2019年,消費(fèi):691元
用戶:小米 2020年,消費(fèi):777元
用戶:小明到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:李四 2020年,消費(fèi):262元
用戶:小紅 2020年,消費(fèi):631元
用戶:小張 2020年,消費(fèi):34元
用戶:小紅到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:李四到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:小米到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:張三 2020年,消費(fèi):802元
用戶:小張到達(dá)barrier,等待其他用戶.
用戶:張三到達(dá)barrier,等待其他用戶.
=====統(tǒng)計(jì)用戶消費(fèi)信息=======
用戶:王二消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)17元 2019年,消費(fèi)741元 2020年,消費(fèi)650元 共消費(fèi):1408
用戶:小明消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)310元 2019年,消費(fèi)29元 2020年,消費(fèi)582元 共消費(fèi):921
用戶:小米消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)946元 2019年,消費(fèi)524元 2020年,消費(fèi)777元 共消費(fèi):2247
用戶:李四消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)557元 2019年,消費(fèi)453元 2020年,消費(fèi)262元 共消費(fèi):1272
用戶:小紅消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)589元 2019年,消費(fèi)412元 2020年,消費(fèi)631元 共消費(fèi):1632
用戶:小張消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)228元 2019年,消費(fèi)380元 2020年,消費(fèi)34元 共消費(fèi):642
用戶:張三消費(fèi)信息如下:
2018年,消費(fèi)150元 2019年,消費(fèi)691元 2020年,消費(fèi)802元 共消費(fèi):1643
所有用戶消費(fèi)總金額:9765

4、CyclicBarrier和CountDownLatch的區(qū)別

CountDownLatch的計(jì)數(shù)器只能使用一次,而CyclicBarrier的計(jì)數(shù)器可以使用reset()方法重 置。

所以CyclicBarrier能處理更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

例如,如果計(jì)算發(fā)生錯(cuò)誤,可以重置計(jì)數(shù) 器,并讓線程重新執(zhí)行一次。

CyclicBarrier還提供其他有用的方法,比如getNumberWaiting方法可以獲得Cyclic-Barrier 阻塞的線程數(shù)量。

isBroken()方法用來(lái)了解阻塞的線程是否被中斷

到此這篇關(guān)于Java并發(fā)工具之CyclicBarrier使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)CyclicBarrier使用詳解內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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