java并发之同步工具类三之栅栏Barrier

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#java #并发 #线程 #栅栏 #CycleBarri

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栅栏和闭锁在Java并发中都能使线程同步，但有所不同。闭锁等待特定事件，而栅栏则等待所有线程准备就绪后再一起执行。以赛跑为例，闭锁如同裁判发令，而栅栏则是所有运动员相互等待。当使用栅栏时，若某线程超时或中止，所有线程将终止并抛出异常，确保所有操作一致性。本文通过修改之前的赛跑案例，展示了如何使用栅栏实现线程同步。

栅栏跟闭锁是有同样的功能的，都可以让所有线程都阻塞在同一个位置。唯一不同的是，闭锁等待的是事件，而栅栏等待的是一起执行的其他线程。
在之前的博客中 java并发之同步工具类一之闭锁Latch引用了一个赛跑案例，运动员相当于多个并发的子线程，而裁判就是主线程。运动员的就绪等待的是裁判起跑枪指令（即一个事件），当起跑枪发射所有运动员就同时开始跑。这是闭锁的实现方式，而栅栏不同，它没有裁判这个角色，它是观察并等待所有一起跑的运动员都准备就绪后开始跑。这种场景显示中可能会更常见，如几个好朋友约定3点半在广州图书馆门口相见，到了3点半如果有一人没到，其他人就一起等待。这种场景，就是没有裁判这个角色的，等待不是一个事件，而是所有朋友。
栅栏还有个不同，如果其中有一个线程超时或者中止，所有线程都将会终止并抛出BrokenBarrierException，因为没有事件指令，只能通过其他线程共同来维护，一个线程不能就绪其他也就都失败。而这个，就能确保了其他线程也都全部完成了上面的步骤。
我们依旧使用原来的跑步案例，更改起跑限制为栅栏，实现如下


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

/**
 *
 * @author Jerry 自由比赛与CycleBarrier
 * @date 2017/12/24 0024
 */
public class SelfMatch {
    public static void main(String[] args) {
        int joinMatchCnt = 5;//参加比赛的人数
        CyclicBarrier beginMatchFlag = new CyclicBarrier(joinMatchCnt);
        CountDownLatch finishFlag = new CountDownLatch(joinMatchCnt);
        System.out.println("比赛准备开始.....");
        for (int i = 1; i <= joinMatchCnt; i++) {
            Thread t = new Thread(new Sportsman(beginMatchFlag, finishFlag, i + "号"));
            System.out.println(i + "号已就位");
            t.start();//所有运动员都到指定位置就绪
        }
        try {
            finishFlag.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("比赛结束.....");
    }

    static class Sportsman implements Runnable {
        private CyclicBarrier beginMatchFlag;
        private CountDownLatch finishFlag;
        private String name;

        public Sportsman(CyclicBarrier beginMatchFlag, CountDownLatch finishFlag, String name) {
            this.beginMatchFlag = beginMatchFlag;
            this.finishFlag = finishFlag;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {

                try {
                    beginMatchFlag.await();//等待所有队员就绪完毕
                    try {
                        running();
                    } finally {
                        System.out.println("运动员" + name + "跑到终点线");
                        finishFlag.countDown();//运动员跑到终点，这里要放在finally中，如运动员跑步受伤，立即终止个人成绩
                    }

                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }


        }

        private void running() {
            try {
                System.out.println("运动员" + name + "开始比赛");
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

同样的，执行结果与闭锁一样。

比赛准备开始.....
1号已就位
2号已就位
3号已就位
4号已就位
5号已就位
运动员5号开始比赛
运动员4号开始比赛
运动员3号开始比赛
运动员2号开始比赛
运动员1号开始比赛
运动员4号跑到终点线
运动员5号跑到终点线
运动员2号跑到终点线
运动员1号跑到终点线
运动员3号跑到终点线
比赛结束.....