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Java高并发之CyclicBarrier简介原创

6月前
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  Java 中的 CyclicBarrier 是一种同步工具,它可以让多个线程在一个屏障处等待,直到所有线程都到达该屏障处后,才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行,以便它们可以在某个点上同步执行。

  CyclicBarrier 是 Java 中的一种同步工具,它可以让多个线程在一个屏障点处等待,直到所有线程都到达该点后,才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行,以便它们可以在某个点上同步执行。

使用方式

CyclicBarrier 的基本用法如下:

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
      

    public static void main(String[] args) {
      
        int n = 3;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(n, new Runnable() {
      
            public void run() {
      
                System.out.println("All threads have reached the barrier");
            }
        });

        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 1");
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 2");
        Thread t3 = new Thread(new MyRunnable(barrier), "Thread 3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

    static class MyRunnable implements Runnable {
      
        private final CyclicBarrier barrier;

        public MyRunnable(CyclicBarrier barrier) {
      
            this.barrier = barrier;
        }

        public void run() {
      
            try {
      
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting at the barrier...");
                barrier.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has crossed the barrier");
            } catch (InterruptedException e) {
      
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
      
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

  在这个例子中,我们创建了一个 CyclicBarrier 对象,它需要等待 3 个线程到达屏障点。当所有线程都到达屏障点后,将会触发一个回调函数,打印一条消息。

  我们创建了 3 个线程,并将它们传递给一个自定义的 Runnable 对象。在每个线程的 run 方法中,我们首先打印一条消息,表示线程正在等待屏障点。然后调用 barrier.await() 方法,将线程加入到等待队列中,直到所有线程都到达屏障点后,才会继续执行。在最后,我们打印一条消息,表示线程已经跨过了屏障点。

上面代码的运行结果如下:

Thread 1 is waiting at the barrier...
Thread 3 is waiting at the barrier...
Thread 2 is waiting at the barrier...
All threads have reached the barrier
Thread 2 has crossed the barrier
Thread 1 has crossed the barrier
Thread 3 has crossed the barrier

   从上面代码中也可以看出,CyclicBarrier 还支持一个可选的回调函数,在所有的线程都到达屏障点后,会调起指定的回调函数,上述例子中当所有线程到达屏障点的时候,会执行回调函数,表明已经到达屏障点。

  CyclicBarrier 还支持一个更高级的用法,即可以在等待线程到达屏障点时,执行一些额外的操作。可以通过 await 方法的返回值来实现这一点,如下所示:

int index = barrier.await();
if (index == 0) {
      
    // 执行额外的操作
}

  在这个例子中,await 方法的返回值表示线程在等待队列中的位置,如果返回值为 0,则表示当前线程是最后一个到达屏障点的线程,可以执行一些额外的操作,比如说做一些数据清理之类的收尾工作。

注意事项

在使用 Java 中的 CyclicBarrier 时,需要注意以下几点:

  1. CyclicBarrier 的计数器是可重用的,也就是说,当所有线程都到达屏障点后,计数器会被重置为初始值,可以再次使用。如果在等待过程中出现异常,计数器将会被重置,并且所有等待的线程都将会抛出 BrokenBarrierException 异常。

  2. 如果使用 CyclicBarrier 时,等待的线程数超过了计数器的初始值,将会导致所有线程永远等待下去。因此,在使用 CyclicBarrier 时,需要确保等待的线程数不会超过计数器的初始值。

  3. CyclicBarrier 的回调函数是在最后一个线程到达屏障点时执行的,因此,在回调函数中执行的操作应该是线程安全的,否则可能会导致不可预期的结果。

  4. CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行,以便它们可以在某个点上同步执行。但是,如果线程之间的执行顺序对于程序的正确性很重要,那么 CyclicBarrier 可能不是最好的选择。在这种情况下,可能需要使用其他同步工具,如 CountDownLatch 或 Semaphore。

  5. CyclicBarrier 的性能可能会受到等待线程的数量和计数器的初始值的影响。如果等待线程的数量很大,或者计数器的初始值很大,那么可能会导致性能下降。因此,在使用 CyclicBarrier 时,需要根据实际情况进行调整。

  总之,在使用 Java 中的 CyclicBarrier 时,需要仔细考虑各种情况,以确保程序的正确性和性能。

总结

  CyclicBarrier 是一种非常有用的同步工具,它可以让多个线程在一个屏障点处等待,直到所有线程都到达该点后,才能继续执行。CyclicBarrier 可以用于协调多个线程的执行,以便它们可以在某个点上同步执行。CyclicBarrier 还支持可重用、回调函数和额外操作等高级用法,可以满足各种同步需求。

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