什么是 Java 的 CyclicBarrier？

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你的回答（口语化，面试场景）
面试官：什么是 Java 的 CyclicBarrier？
你：
好的，我来举个例子说明。比如一个游戏需要5个玩家全部准备就绪才能开始，这时候可以用 CyclicBarrier。

1. 核心作用
   CyclicBarrier 让一组线程互相等待，直到所有线程都到达屏障点（Barrier），再一起继续执行。它像一道关卡，必须等所有线程到齐才能放行。

2. 核心特性

• 可重复使用：所有线程通过屏障后，CyclicBarrier 会自动重置（比如玩家结束一局后，可以开始下一局）。
• 支持回调：可以设置一个回调任务（Runnable），在所有线程到达屏障后触发（比如发游戏开始的广播）。

3. 使用场景

• 分阶段任务：多线程分批次处理数据，等待所有线程完成第一阶段后，再统一进入第二阶段。
• 压测模拟：模拟1000个用户同时发起请求（等所有线程就绪后同时触发）。
• 分布式协同：多个微服务节点完成初始化后，同时对外提供服务。

4. 代码示例

// 3个线程互相等待，全部到达后执行回调  
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {  
    System.out.println("所有玩家已就位，游戏开始！");  
});  
 
// 玩家线程  
executor.submit(() -> {  
    System.out.println("玩家A准备完成");  
    barrier.await();  // 等待其他玩家  
    System.out.println("玩家A开始游戏");  
});  
// 类似地提交玩家B、C的线程  

5. 对比 CountDownLatch

• 重置能力：CyclicBarrier 可重复用，CountDownLatch 只能一次性。
• 触发角色：CyclicBarrier 是线程互相等待，CountDownLatch 是主线程等待子线程。

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预测面试官可能的追问及回答
追问1：如果某个线程在 await() 时被中断了，会发生什么？
回答：

• 被中断的线程会抛出 InterruptedException，同时其他等待的线程会收到 BrokenBarrierException，屏障会失效。
• 需要调用 reset() 重置屏障后才能继续使用。

追问2：CyclicBarrier 底层是如何实现的？
回答：

• 基于 ReentrantLock 和 Condition。
  • 内部维护一个计数器，线程调用 await() 时计数器减1。
  • 当计数器归零时，触发回调任务，并唤醒所有等待线程。

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知识框架与底层原理补充

1. 核心机制
   | 组件 | 作用 |
   |---------------------|-------------------------------------------------------------------------|
   | 屏障点（Barrier） | 线程必须等待其他线程到达的位置。 |
   | Generation | 记录当前屏障的状态（是否已破坏），支持重置后复用。 |
   | 回调任务 | 可选的 Runnable，由最后一个到达屏障的线程执行。 |

2. 源码级实现逻辑

3. 初始化：设置参与线程数（parties）和回调任务。

4. await() 流程：

   • 获取锁（ReentrantLock），检查屏障是否已破坏（Broken）。
   • 减少剩余计数（count），若 count == 0，执行回调并唤醒所有线程。
   • 若未归零，线程通过 Condition.await() 进入等待队列。

5. 使用注意事项

• 超时控制：使用 await(timeout, unit) 避免死锁（如线程崩溃导致屏障永远无法达成）。
• 异常处理：捕获 BrokenBarrierException 和 InterruptedException，必要时重置屏障。
• 性能影响：线程数过大时，频繁唤醒可能导致上下文切换开销。

4. 实战案例
   场景：电商大促时，统计各区域销量并汇总。
   方案：
5. 创建 CyclicBarrier，线程数与区域数相同。
6. 每个线程计算一个区域的销量，完成后调用 await()。
7. 所有线程到达后，触发回调任务汇总总销量。

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4, () -> {  
    System.out.println("全部区域销量计算完成，总销量：" + total);  
});  
// 4个区域计算线程  
for (int i = 0; i < 4; i++) {  
    executor.submit(() -> {  
        calculateRegionSales();  
        barrier.await();  
    });  
}  

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总结

• CyclicBarrier 是多线程协同的利器，适合需要多次同步的场景（如分阶段任务）。
• 理解底层锁机制和异常处理，避免因线程中断导致屏障失效。
• 优先于 CountDownLatch 的场景：需重复触发同步点，或需要回调任务统一处理结果。