线程同步辅助类CyclicBarrier笔记-优快云博客

本文介绍Java7并发编程中CyclicBarrier的应用，通过矩阵模拟代理搜索场景，多个线程并行处理任务，实现高效的数据统计。包括矩阵模拟、中间结果存放、搜索者线程、统计汇总线程的设计与实现，以及CyclicBarrier的特性和使用方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CyclicBarrier/关卡，多个线程在关卡处同步，是CountDownLatch的加强版，多了一些有用的新特性。

Demo（Java7并发编程）：在一个巨大的矩阵中寻找某个数字，任务可能相当耗时，于是多个线程分配好任务后一起上，人多力量大，大家都完成任务后，到组长那里汇报结果，组长再对结果进行统计(分治法)。

1.模拟矩阵

package java7.Lesson5_CyclicBarrier;

import java.util.Random;

import util.Util;

public class MatrixMock {
	private int[][] data;
	
	public MatrixMock(int width,int length,int num){
		int counter = 0;
		this.data = new int[width][length];
		Random r = new Random();
		for (int i=0;i<width;i++){
			for (int j=0;j<length;j++){
				data[i][j]=r.nextInt(10);
				if(data[i][j]==num){
					counter++;
				}
			}
		}
		Util.sop("等于"+num+"的数字有"+counter+"个");//先知道答案，核对用
	}
	
	//返回矩阵某行数据
	public int[] getRow(int row){
		if ((row >= 0)&&(row < data.length)){
			return data[row];
		}else{
			return null;
		}
	}	
}

2.存放中间结果，即寻找线程生产的数据

package java7.Lesson5_CyclicBarrier;

public class Results {
	private int[] data;
	
	public Results(int width){
		this.data = new int[width];
	}
	
	//此处不用实现同步,调用者保证不使用相同position
	public void setDate(int position,int val){
		data[position] = val;
	}
	
	public int[] getData(){
		return data;
	}
}

3.搜索者

package java7.Lesson5_CyclicBarrier;

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

import util.Util;

public class Searcher implements Runnable {
	private int firstRow;
	private int lastRow;
	private MatrixMock mock;
	private Results results;
	private int num;
	private final CyclicBarrier barrier;

	public Searcher(int firstRow, int lastRow, MatrixMock mock,
			Results results, int num, CyclicBarrier barrier) {
		super();
		this.firstRow = firstRow;
		this.lastRow = lastRow;
		this.mock = mock;
		this.results = results;
		this.num = num;
		this.barrier = barrier;
	}

	@Override
	public void run() {
		int counter;
		System.out.printf("%s:查找范围是从%d到%d\n", Thread.currentThread().getName(),
				this.firstRow, this.lastRow);
		// 查找
		for (int i = this.firstRow; i < this.lastRow; i++) {
			int[] row = mock.getRow(i);
			counter = 0;
			for (int j=0;j<row.length;j++){
				if(num==row[j]){
					counter++;
				}
			}
			results.setDate(i, counter);
		}
		Util.sop(Thread.currentThread().getName()+":搜索结束");
		//等待
		try {
			barrier.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (BrokenBarrierException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

说明：

(1).大家注意到与CountDownLatch的await()方法不同，这里的await()方法抛出2个异常，InterruptedException是中断异常， BrokenBarrierException是关卡破坏异常，顾名思义，出现这个异常时，关卡被破坏，不再有意义。

(2).CyclicBarrier有个特殊状态(Broken),当有多个线程阻塞在await()处，某个线程突然中断，抛出InterruptedException，其它等待线程将抛出BrokenBarrierException。说好在一起你却突然不干了，大家只能散伙吐舌头，这时Cyclicbarrier处于Broken状态，用isBroken()方法可以获取。

(3).另外，Cyclicbarrier是可以用reset()方法重置的，此时await()处阻塞的线程也会抛出BrokenBarrierException异常，这个也是可以理解的，组长宣布本次无效，大家只能乖乖从头再来。

4.负责统计的组长

package java7.Lesson5_CyclicBarrier;

import util.Util;

public class Grouper implements Runnable{

	private Results results;
	
	public Grouper(Results results){
		this.results = results;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		int finalResults = 0;
		for(int d : results.getData()){
			finalResults += d;
		}
		Util.sop("最终结果是:"+finalResults);
	}
}

5.测试

package java7.Lesson5_CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		final int rows = 10000;
		final int numbers = 1000;
		final int search = 5;
		final int participant = 5;
		final int lines_participant = 2000;

		MatrixMock mock = new MatrixMock(rows, numbers, search);
		Results results = new Results(rows);
		Grouper grouper = new Grouper(results);
		CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(participant, grouper);
		Searcher[] searchers = new Searcher[participant];
		for (int i = 0; i < participant; i++) {
			searchers[i] = new Searcher(i * lines_participant, i
					* lines_participant + lines_participant, mock, results, 5,
					barrier);
			new Thread(searchers[i]).start();
		}
	}

}

说明：大家注意到：new CyclicBarrier(participant, grouper)，当所有searcher线程通过关卡后grouper线程会被执行。员工干完活后，组长开始统计。

测试结果

等于5的数字有998605个
Thread-2:查找范围是从4000到6000
Thread-4:查找范围是从8000到10000
Thread-3:查找范围是从6000到8000
Thread-4:搜索结束
Thread-3:搜索结束
Thread-0:查找范围是从0到2000
Thread-1:查找范围是从2000到4000
Thread-0:搜索结束
Thread-1:搜索结束
Thread-2:搜索结束
最终结果是:998605

结果无误，符合预期。

CyclicBarrier是可以反复重置的，这个例子没有体现，另外CyclicBarrier的await()方法会给所有通过关卡的线程返回一个唯一的到达索引号，这对我们挑选出“领导者”线程有用（大家可以看一下领导者跟随者线程模型）