Java基础—循环栅栏CyclicBarrier

循环栅栏CyclicBarrier

CyclicBarrier特别适用于并行迭代计算，每个线程负责一部分计算，然后在栅栏处等待其他线程完成，所有线程到齐后，交换数据和计算结果，再进行下一次迭代。

与CountDownLatch类似，它也有一个数字，但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：

public CyclicBarrier(int parties)

它还有一个构造方法，接受一个Runnable参数，如下所示：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

这个参数表示栅栏动作，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。

CyclicBarrier的主要方法就是await：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException

public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,

    BrokenBarrierException, TimeoutException

await在等待其他线程到达栅栏，调用await后，表示自己已经到达，如果自己是最后一个到达的，就执行可选的命令，执行后，唤醒所有等待的线程，然后重置内部的同步计数，以循环使用。

await可以被中断，可以限定最长等待时间，中断或超时后会抛出异常。需要说明的是异常BrokenBarrierException，它表示栅栏被破坏了，什么意思呢？

在CyclicBarrier中，参与的线程是互相影响的，只要其中一个线程在调用await时被中断了，或者超时了，栅栏就会被破坏。此外，如果栅栏动作抛出了异常，栅栏也会被破坏。被破坏后，所有在调用await的线程就会退出，抛出BrokenBarrierException。

我们看一个简单的例子，多个游客线程分别在集合点A和B同步

CyclicBarrier应用示例

public class CyclicBarrierDemo {

    static class Tourist extends Thread {

        CyclicBarrier barrier;

        public Tourist(CyclicBarrier barrier) {

            this.barrier = barrier;

        }

        @Override

        public void run() {

            try {

                //模拟先各自独立运行

                Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));

                //集合点A

                barrier.await();

                System.out.println(this.getName() + " arrived A "

                        + System.currentTimeMillis());

                //集合后模拟再各自独立运行

                Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));

                //集合点B

                barrier.await();

                System.out.println(this.getName() + " arrived B "

                        + System.currentTimeMillis());

            } catch (InterruptedException e) {

            } catch (BrokenBarrierException e) {

            }

        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        int num = 3;

        Tourist[] threads = new Tourist[num];

        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(num, new Runnable() {

            @Override

                System.out.println("all arrived " + System.currentTimeMillis()

                        + " executed by " + Thread.currentThread().getName());

            }

        });

        for(int i = 0; i < num; i++) {

            threads[i] = new Tourist(barrier);

            threads[i].start();

        }

    }

}

在笔者的计算机中的一次输出为：

all arrived 1490053578552 executed by Thread-1

Thread-1 arrived A 1490053578555

Thread-2 arrived A 1490053578555

Thread-0 arrived A 1490053578555

all arrived 1490053578889 executed by Thread-0

Thread-0 arrived B 1490053578890

Thread-2 arrived B 1490053578890

Thread-1 arrived B 1490053578890

多个线程到达A和B的时间是一样的，使用CyclicBarrier，达到了重复同步的目的。

CyclicBarrier与CountDownLatch可能容易混淆，我们强调下它们的区别。

1）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。

2）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。

3）CountDownLatch是一次性的，而CyclicBarrier是可以重复利用的。

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