java并发之CyclicBarrier（障碍器）

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本文介绍了Java并发编程中CyclicBarrier的使用方法及其应用场景。通过两个示例程序展示了如何利用CyclicBarrier实现多线程间的同步等待，使得一组线程在完成各自任务后能够统一继续执行。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环的 barrier。CyclicBarrier 支持一个可选的 Runnable 命令，在一组线程中的最后一个线程到达之后（但在释放所有线程之前），该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作很有用。

//设置parties、count及barrierCommand属性。   
CyclicBarrier(int):   
  
//当await的数量到达了设定的数量后，首先执行该Runnable对象。   
CyclicBarrier(int,Runnable):   
  
//通知barrier已完成线程   
await():

适用情况：你希望创建一组任务，它们并发地执行工作，另外的一个任务在这一组任务并发执行结束前一直阻塞等待，直到该组任务全部执行结束，这个任务才得以执行。这非常像CountDownLatch，只是CountDownLatch是只触发一次的事件，而CyclicBarrier可以多次重用。
下面给出一个简单的实例来说明其用法：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;   
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;    
public class CyclicBarrierTest {   
        public static void main(String[] args) {   
                //创建CyclicBarrier对象，  
                //并设置执行完一组5个线程的并发任务后，再执行MainTask任务  
                CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(5, new MainTask());   
                new SubTask("A", cb).start();   
                new SubTask("B", cb).start();   
                new SubTask("C", cb).start();   
                new SubTask("D", cb).start();   
                new SubTask("E", cb).start();  
        }   
}   
  
/**  
* 最后执行的任务 
*/   
class MainTask implements Runnable {   
        public void run() {   
                System.out.println("......执行最后的任务了......");   
        }   
}   
  
/**  
* 一组并发任务  
*/   
class SubTask extends Thread {   
        private String name;   
        private CyclicBarrier cb;   
  
        SubTask(String name, CyclicBarrier cb) {   
                this.name = name;   
                this.cb = cb;   
        }   
  
        public void run() {   
                System.out.println("[并发任务" + name + "]  开始执行");   
                for (int i = 0; i < 999999; i++) ;    //模拟耗时的任务   
                System.out.println("[并发任务" + name + "]  开始执行完毕，通知障碍器");   
                try {   
                        //每执行完一项任务就通知障碍器   
                        cb.await();   
                } catch (InterruptedException e) {   
                        e.printStackTrace();   
                } catch (BrokenBarrierException e) {   
                        e.printStackTrace();   
                }   
        }   
}

结果：

[并发任务A] 开始执行
[并发任务B] 开始执行
[并发任务B] 开始执行完毕，通知障碍器
[并发任务C] 开始执行
[并发任务C] 开始执行完毕，通知障碍器
[并发任务A] 开始执行完毕，通知障碍器
[并发任务D] 开始执行
[并发任务D] 开始执行完毕，通知障碍器
[并发任务E] 开始执行
[并发任务E] 开始执行完毕，通知障碍器
......终于要执行最后的任务了......

package com.gpl.concurrent;

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

public class CyclicBarrierTest2 {
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
		final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3); // 三个线程同时到达
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			Runnable runnable = new Runnable() {
				public void run() {
					try {
						Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
						System.out.println("线程"
								+ Thread.currentThread().getName()
								+ "即将到达集合地点1，当前已有"
								+ (cb.getNumberWaiting() + 1)
								+ "个已到达"
								+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊"
										: "正在等候"));
						try {
							cb.await();
						} catch (BrokenBarrierException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}
						Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
						System.out.println("线程"
								+ Thread.currentThread().getName()
								+ "即将到达集合地点2，当前已有"
								+ (cb.getNumberWaiting() + 1)
								+ "个已到达"
								+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊"
										: "正在等候"));
						try {
							cb.await();
						} catch (BrokenBarrierException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}
						Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
						System.out.println("线程"
								+ Thread.currentThread().getName()
								+ "即将到达集合地点3，当前已有"
								+ (cb.getNumberWaiting() + 1)
								+ "个已到达"
								+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊"
										: "正在等候"));
						try {
							cb.await();
						} catch (BrokenBarrierException e) {
							// TODO Auto-generated catch block
							e.printStackTrace();
						}
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			};
			service.execute(runnable);
		}
		service.shutdown();
	}
}

结果：

线程pool-1-thread-3即将到达集合地点1，当前已有1个已到达正在等候
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点1，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点1，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点2，当前已有1个已到达正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点2，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点2，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点3，当前已有1个已到达正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点3，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点3，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点1，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点1，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点2，当前已有1个已到达正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点2，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点2，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点3，当前已有1个已到达正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点3，当前已有2个已到达正在等候
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点3，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊

等价的一个程序：

package com.gpl.concurrent;

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

public class CyclicBarrierTest3 {
	public static void main(String[] args){
		CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3); // 三个线程同时到达
		 new SubTask1("A", cb).start();
		 new SubTask1("B", cb).start(); 
	     new SubTask1("C", cb).start();
	}
	 
}

class SubTask1 extends Thread { 
    private String name; 
    private CyclicBarrier cb; 

    SubTask1(String name, CyclicBarrier cb) { 
            this.name = name; 
            this.cb = cb; 
    } 

    public void run() { 
            //System.out.println("[并发任务" + name + "]  开始执行"); 
            //for (int i = 0; i < 999999; i++) ;    //模拟耗时的任务 
            
            try {
				Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
				System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName()+ "即将到达集合地点1，当前已有"
						+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已到达"+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊": "正在等候"));
				try { 
				        //每执行完一项任务就通知障碍器 
				        cb.await(); 
				} catch (InterruptedException e) { 
				        e.printStackTrace(); 
				} catch (BrokenBarrierException e) { 
				        e.printStackTrace(); 
				}Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
				System.out.println("线程"
						+ Thread.currentThread().getName()
						+ "即将到达集合地点2，当前已有"
						+ (cb.getNumberWaiting() + 1)
						+ "个已到达"
						+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊"
								: "正在等候"));
				try {
					cb.await();
				} catch (BrokenBarrierException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
				System.out.println("线程"
						+ Thread.currentThread().getName()
						+ "即将到达集合地点3，当前已有"
						+ (cb.getNumberWaiting() + 1)
						+ "个已到达"
						+ (cb.getNumberWaiting() == 2 ? "都到齐了，继续走啊"
								: "正在等候"));
				try {
					cb.await();
				} catch (BrokenBarrierException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			} 
    } 
}

结果：

线程Thread-0即将到达集合地点1，当前已有1个已到达正在等候
线程Thread-1即将到达集合地点1，当前已有2个已到达正在等候
线程Thread-2即将到达集合地点1，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程Thread-1即将到达集合地点2，当前已有1个已到达正在等候
线程Thread-0即将到达集合地点2，当前已有2个已到达正在等候
线程Thread-2即将到达集合地点2，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊
线程Thread-0即将到达集合地点3，当前已有1个已到达正在等候
线程Thread-1即将到达集合地点3，当前已有2个已到达正在等候
线程Thread-2即将到达集合地点3，当前已有3个已到达都到齐了，继续走啊