引言

CyclicBarrier中文叫做循環柵欄，用來控制線程的執行速率。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

適用場景：一組線程在到達柵欄之前，需要相互等待，到達柵欄之后（滿足了特定條件），再一起執行。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

適用場景好像跟CountDownLatch一樣，前面介紹過CountDownLatch的適用場景，跟第二種場景很像，不過還是有點區別：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

1. CountDownLatch需要手動調用countDown()方法，這組線程才能一起執行，而CyclicBarrier無需調用調用任何方法，線程會自動執行。
2. CountDownLatch只能使用一次，而CyclicBarrier可以循環使用。

再提一下CountDownLatch的兩個適用場景：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

1. 當前線程等待其他線程都執行完成之后，再執行。
2. 所有線程滿足條件后，再一起執行。

使用示例

CyclicBarrier常用的方法就一個await()方法，調用await()方法之后，會阻塞當前線程，直到柵欄前的所有線程都調用了await()方法，才會放行，并且一起執行。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;/** * @author 一燈架構 * @apiNote CyclicBarrier測試類 **/@Slf4jpublic class CyclicBarrierTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        // 1. 創建一個線程池，用來執行任務        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();        // 2. 創建一個循環柵欄，線程數是3        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);        // 3. 提交9個任務，剛好可以循環3輪        for (int i = 0; i < 9; i++) {            // 4. 睡眠100ms再提交任務，避免并發提交            Thread.sleep(100);            executorService.execute(() -> {                try {                    // 5. 睡眠1秒，模擬任務準備階段                    Thread.sleep(1000);                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 準備 " + cyclicBarrier.getNumberWaiting());                    // 6. 阻塞當前任務，直到3個線程都到達柵欄                    cyclicBarrier.await();                    log.info(Thread.currentThread().getName() + " 執行完成");                } catch (Exception e) {                }            });        }        // 7. 關閉線程池        executorService.shutdown();    }}

輸出結果：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

10:00:00.001 [pool-1-thread-1] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-1 準備 010:00:00.002 [pool-1-thread-2] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-2 準備 110:00:00.003 [pool-1-thread-3] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-3 準備 210:00:00.003 [pool-1-thread-3] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-3 執行完成10:00:00.003 [pool-1-thread-1] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-1 執行完成10:00:00.004 [pool-1-thread-2] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-2 執行完成10:00:00.010 [pool-1-thread-4] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-4 準備 010:00:00.011 [pool-1-thread-5] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-5 準備 110:00:01.003 [pool-1-thread-6] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-6 準備 210:00:01.004 [pool-1-thread-6] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-6 執行完成10:00:01.004 [pool-1-thread-4] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-4 執行完成10:00:01.004 [pool-1-thread-5] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-5 執行完成10:00:01.114 [pool-1-thread-7] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-7 準備 010:00:01.213 [pool-1-thread-8] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-8 準備 110:00:01.317 [pool-1-thread-9] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-9 準備 210:00:01.318 [pool-1-thread-9] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-9 執行完成10:00:01.318 [pool-1-thread-7] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-7 執行完成10:00:01.319 [pool-1-thread-8] INFO com.yideng.CyclicBarrierTest - pool-1-thread-8 執行完成

示例中CyclicBarrier包含3個線程，提交9個任務，每3個任務為一組，調用await()方法后會相互等待，直到3個線程都調用了await()方法，然后放行，并且一起執行，9個任務會循環3輪，從輸出結果中可以看出。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

示例中getNumberWaiting()方法可以查看CyclicBarrier中已經等待的線程數。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

看完了CyclicBarrier的使用方式，再看一下CyclicBarrier的源碼實現。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

類屬性

public class CyclicBarrier {    /**     * 互斥鎖，用來保證線程安全     */    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();    /**     * 柵欄條件操作     */    private final Condition trip = lock.newCondition();        /**     * 柵欄初始線程數     */    private final int parties;        /**     * 到達柵欄后的操作     */    private final Runnable barrierCommand;    /**     * 柵欄前未到達的線程數     */    private int count;    /**     * 當前循環輪數     */    private Generation generation = new Generation();        private static class Generation {        boolean broken = false;    }}

CyclicBarrier內部使用了ReentrantLock來保證線程安全，又使用了Condition來實現線程的等待與喚醒操作。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

初始化

CyclicBarrier初始化的可以指定線程數和到達柵欄后的操作。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * 指定線程數 */public CyclicBarrier(int parties) {    this(parties, null);}/** * 指定線程數和到達柵欄后的操作 * @param parties 線程數 * @param barrierAction 到達柵欄后的操作 */public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {    if (parties <= 0) {        throw new IllegalArgumentException();    }    this.parties = parties;    this.count = parties;    this.barrierCommand = barrierAction;}

比如到達柵欄后，關閉線程池：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, () -> executorService.shutdown());

看一下await()方法源碼。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

await方法源碼

/**     * await方法入口     */    public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {        try {            return dowait(false, 0L);        } catch (TimeoutException toe) {            throw new Error(toe); // cannot happen        }    }    /**     * await方法核心邏輯     * @param timed 是否允許超時，false表示不允許     * @param nanos 超時時間     */    private int dowait(boolean timed, long nanos)            throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {        // 1. 加鎖        final ReentrantLock lock = this.lock;        lock.lock();        try {            // 2. 獲取當前循環輪數            final Generation g = generation;            if (g.broken) {                throw new BrokenBarrierException();            }            // 3. 如果當前線程已中斷，就打破柵欄            if (Thread.interrupted()) {                breakBarrier();                throw new InterruptedException();            }            // 4. 計數器減一，如果計數器為零，表示所有線程都到達了柵欄            int index = --count;            if (index == 0) {                boolean ranAction = false;                try {                    // 5. 如果初始化時指定了barrierCommand，就執行                    final Runnable command = barrierCommand;                    if (command != null) {                        command.run();                    }                    ranAction = true;                    nextGeneration();                    return 0;                } finally {                    if (!ranAction) {                        breakBarrier();                    }                }            }            for (; ; ) {                try {                    // 6. 如果不允許超時，就阻塞當前線程                    if (!timed) {                        trip.await();                    } else if (nanos > 0L) {                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);                    }                } catch (InterruptedException ie) {                    if (g == generation && !g.broken) {                        breakBarrier();                        throw ie;                    } else {                        Thread.currentThread().interrupt();                    }                }                if (g.broken) {                    throw new BrokenBarrierException();                }                if (g != generation) {                    return index;                }                // 7. 如果已超時，就打破柵欄                if (timed && nanos <= 0L) {                    breakBarrier();                    throw new TimeoutException();                }            }        } finally {            // 8. 釋放鎖            lock.unlock();        }    }

await()方法源碼很長，但是邏輯很簡單，主要分為以下四步：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

1. 加鎖，保證線程安全。
2. 統計柵欄前等待的線程數，如果所有線程都到達了柵欄，就執行初始化時指定的barrierCommand。
3. 如果線程沒有指定了超時時間，就直接阻塞當前線程。如果指定了超時時間，就等待直到超時，如果已超時，就打破柵欄。
4. 釋放鎖

再看一下打破柵欄的源碼：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * 打破柵欄 */private void breakBarrier() {    // 1. 設置當前循環輪數的狀態為已打破    generation.broken = true;    // 2. 重置線程數    count = parties;    // 3. 喚醒所有等待的線程    trip.signalAll();}

其他常用方法

CyclicBarrier還有一些常用的方法：Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * 等待（帶超時時間） * @param timeout 超時時間 * @param unit 時間單位 */public int await(long timeout, TimeUnit unit)        throws InterruptedException,        BrokenBarrierException,        TimeoutException {    ...}/** * 重置柵欄（當柵欄出現異常情況時使用） */public void reset() {    ...}

總結

看完了CyclicBarrier的所有源碼，是不是覺得CyclicBarrier邏輯很簡單。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

CyclicBarrier主要用來控制線程的執行速率，初始化時指定線程數，線程調用await()方法時會阻塞，直到到達的線程數等于初始線程數，才會放行，并且一起執行。與CountDownLatch區別是，CyclicBarrier可以循環執行，而CountDownLatch只能執行一次。Dj028資訊網——每日最新資訊28at.com

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