俗话说趁热要打铁,上篇中介绍的 CountDownLatch
的基本用法, CountDownLatch
计数器是一次性的,也就是等到计数器值变为0后,再调用CountDownLatch
的await
和countdown
方法都会立刻返回,这就起不到线程同步的效果了。
对于部分业务需要多次循环使用,就可以使用本章节的 CyclicBarrier
,CyclicBarrier
的字面意思是可循环使用(Cyclic
)的屏障(Barrier
), 它同样拥有 CountDownLatch
的功能,CyclicBarrier
的字面意思是可循环使用(Cyclic
)的屏障(Barrier
)。它要做的事情是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
重要方法
-
构造参数
CyclicBarrier(int parties)
:parties
表示的是参与的线程个数,这个数字通过构造方法进行传递。CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
: 可以接受一个Runnable
参数 ,此参数表示栅栏动作,当所有线程到达栅栏后,在所有线程执行下一步动作前,运行参数中的动作,这个动作由最后一个到达栅栏的线程执行。
-
await()
await()
: 当前线程调用CyclicBarrier
的该方法时会被阻塞,直到满足下面条件之一才会返回:parties
个线程都调用了await()
方法,也就是线程都到了屏障点;其他线程调用了当前线程的interrupt()
方法中断了当前线程,则当前线程会抛出InterruptedException
异常而返回;与当前屏障点关联的Generation
对象的broken
标志被设置为true
时,会抛出BrokenBarrierException
异常,然后返回。await(long timeout, TimeUnit unit)
: 当前线程调用CyclicBarrier
的该方法时会被阻塞,直到满足下面条件之一才会返回:parties
个线程都调用了await()
方法,也就是线程都到了屏障点,这时候返回true
;设置的超时时间到了后返回false
;其他线程调用当前线程的interrupt()
方法中断了当前线程,则当前线程会抛出InterruptedException
异常然后返回;与当前屏障点关联的Generation
对象的broken
标志被设置为true
时,会抛出BrokenBarrierException
异常,然后返回。
案例上手
分组等待
跟前面countDownLatch
一样通过学生的案例进行讲解,新日小学的同学全部已在操场上,但是操场的出口的只有三个,出口同时只能容纳三个年级,先整理好的三个年级为一组先出,后面的年级为另一组进行出场,示例如下:
public class CyclicBarrierExample1 {
private final static int gradeNum = 6;
private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService exec = Executors.newScheduledThreadPool(gradeNum);
System.out.println("通知、通知,请准备的年级先出发.....");
for (int i = 0; i < gradeNum; i++) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
int gradeName = i + 1;
exec.submit(() -> {
try {
wait(gradeName);
} catch (Exception e) {
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void wait(int gradeName) throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(gradeName + "年级所有同学来到了出口......");
barrier.await();
System.out.println(gradeName + "年级所有同学到出发");
}
}
每个子任务在执行完自己的逻辑后会调用await
方法。一开始计数器值为 3 ,相当于三个班级,当第一个线程调用await
方法时,计数器值会递减为 1。由于此时计数器值不为 0,所以当前线程就到了屏障点而被阻塞。然后第二个线程调用await
时,会进入屏障,计数器值也会递减,现在计数器值为 0,执行完毕后退出屏障点,继续向下运行。
运行结果如下:
通知、通知,请准备的年级先出发.....
1年级所有同学来到了出口......
2年级所有同学来到了出口......
3年级所有同学来到了出口......
3年级所有同学到出发
1年级所有同学到出发
2年级所有同学到出发
4年级所有同学来到了出口......
5年级所有同学来到了出口......
6年级所有同学来到了出口......
6年级所有同学到出发
5年级所有同学到出发
4年级所有同学到出发
超时等待
为了早日达到植树场地,学校领导规定每一个年级从操场出去的时间为 2 秒,对于超时的引起的异常,再进行异常处理,示例如下
public class CyclicBarrierExample2 {
private final static int gradeNum = 6;
private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService exec = Executors.newScheduledThreadPool(gradeNum);
System.out.println("通知、通知,请准备的年级先出发.....");
for (int i = 0; i < gradeNum; i++) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
int gradeName = i + 1;
exec.submit(() -> {
try {
wait(gradeName);
} catch (Exception e) {
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void wait(int gradeName) throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(gradeName + "年级所有同学来到了出口......");
try {
barrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
} catch (Exception e) {
System.out.println("CyclicBarrier 超时异常: " + gradeName + "年级-" + e);
}
System.out.println(gradeName + "年级所有同学到出发");
}
}
与上面的例子相比,CyclicBarrier
可以设置超时时间, 如barrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
子线程超过两秒,就抛出异常,根据自己的业务是中断还是继续向下运行。 运行结果如下:
通知、通知,请准备的年级先出发.....
1年级所有同学来到了出口......
2年级所有同学来到了出口......
3年级所有同学来到了出口......
3年级所有同学到出发
1年级所有同学到出发
2年级所有同学到出发
4年级所有同学来到了出口......
5年级所有同学来到了出口......
6年级所有同学来到了出口......
CyclicBarrier 超时异常: 4年级-java.util.concurrent.TimeoutException
4年级所有同学到出发
CyclicBarrier 超时异常: 5年级-java.util.concurrent.BrokenBarrierException
5年级所有同学到出发
CyclicBarrier 超时异常: 6年级-java.util.concurrent.BrokenBarrierException
6年级所有同学到出发
回调
每一个年级达到入口之后,汇报给领导,领导进行接下来的安排。示例如下:
public class CyclicBarrierExample3 {
private final static int gradeNum = 6;
private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("******所有子线程达到屏障******");
}
});
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService exec = Executors.newScheduledThreadPool(gradeNum);
System.out.println("通知、通知,请准备的年级先出发.....");
for (int i = 0; i < gradeNum; i++) {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
int gradeName = i + 1;
exec.submit(() -> {
try {
wait(gradeName);
} catch (Exception e) {
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void wait(int gradeName) throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(gradeName + "年级所有同学来到了出口......");
barrier.await();
System.out.println(gradeName + "年级所有同学到出发");
}
}
如上代码创建了一个 CyclicBarrier
对象,其第一个参数为计数器初始值,第二个参数Runable
是当计数器值为 0 是需要执行的任务。当计数器值为 0,这时就会去执行CyclicBarrier
构造函数中的任务,执行完毕后退出屏障点,继续向下运行。
CyclicBarrier
与CountDownLatch
区别
CyclicBarrier
与CountDownLatch
可能容易混淆,我们强调下它们的区别。
-
CountDownLatch
的参与线程是有不同角色的,有的负责倒计时,有的在等待倒计时变为 0,负责倒计时和等待倒计时的线程都可以有多个,用于不同角色线程间的同步。 -
CyclicBarrier
的参与线程角色是一样的,用于同一角色线程间的协调一致。 -
CountDownLatch
是一次性的,而CyclicBarrier
是可以重复利用的。
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