CyclicBarrier

特点

1、同步辅助类

2、同类相互等待(多线程间)

3、计数是加法操作

 

缺点

1、无法动态添加parties计数

2、调用一次await()仅占用一个parties计数

 

简述与示例

一种同步辅助工具,它允许一组线程都等待对方到达公共障碍点。在涉及固定大小的线程的程序中,CyclicBarriers非常有用,这些线程间必须相互等待。该屏障之所以称为cyclic,是因为它可以在等待的线程被释放之后被重用。

CyclicBarrier支持一个可选的Runnable,该命令在每个障碍点运行一次,在多线程中的最后一个线程到达之后,但在所有线程被释放之前。这个barrier操作对于在任何一方继续之前更新共享状态非常有用。

示例用法:下面是一个在并行分解设计中使用barrier的示例:

public class Solver {
    final int N;
    final float[][] data;
    final CyclicBarrier barrier;
    volatile boolean over = false;

    public Solver(float[][] matrix) throws InterruptedException {
        data = matrix;
        N = matrix.length;
        //每一轮循环都会执行,并且需要run执行完才会触发下一轮开启.
        Runnable barrierAction =
                new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("Solver.run");
                        over = true;
                    }
                };
        //初始化CyclicBarrier
        barrier = new CyclicBarrier(N, barrierAction);

        List<Thread> threads = new ArrayList<>(N);
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Worker(i));
            threads.add(thread);
            thread.start();
        }

        // wait until done
        for (Thread thread : threads) {
            thread.join();
        }
    }

    //程序入口
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        float[][] matrix = {{1.2F}, {2.2F}};
        Solver solver = new Solver(matrix);
    }

    class Worker implements Runnable {
        int myRow;

        Worker(int row) {
            myRow = row;
        }

        @Override
        public void run() {
            while (!done()) {
                processRow(myRow);

                try {
                    barrier.await();
                } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException ex) {
                    return;
                }
            }
        }

        private void processRow(int myRow) {
            System.out.println("Worker.processRow:" + myRow);
        }

        private boolean done() {
            return over;
        }
    }
}

在这里,每个工作线程处理矩阵中的一行,然后在barrier处等待,直到所有行都处理完毕。处理完所有行后,将执行提供的Runnable barrier操作并合并行。如果合并确定找到了一个解决方案,那么done()将返回true,并且每个worker将终止。

如果barrier操作在执行时不依赖于被挂起的参与者,那么参与者中的任何线程都可以在它被释放时执行该操作。为了方便实现这一点,每次调用await都会返回barrier处该线程的到达索引。然后您可以选择哪个线程应该执行barrier操作,例如:

 if (barrier.await() == 0) {
   // log the completion of this iteration
 }

CyclicBarrier使用一个动静极限的破碎模型同步尝试失败:如果一个线程离开障碍点过早中断,失败,或超时,所有其他线程等待障碍点也将离开异常通过BrokenBarrierException(或InterruptedException如果他们也被打断了大约在同一时间)。

内存一致性影响:在线程中调用await()之前的操作发生——在barrier操作之前发生——在其他线程中对应的await()成功返回后的操作之前。

 

方法介绍

构造方法

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 添加线程在屏障达到时触发!线程会阻塞下一轮开始直到该线程执行完毕。

普通方法

int getParties()  获取当前设置的屏障数
int await()       等待直到所有线程执行await达到屏障数
int await(long timeout, TimeUnit unit)  等待直到所有线程执行await达到屏障数或者超过指定超时时间
boolean isBroken()   查询当前屏障是否处于broken状态
void reset()         重置当前屏障数到初始时数量
int getNumberWaiting() 查询当前等待未到达屏障值的线程数
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