Java并发工具包之同步屏障CyclicBarrier

最新推荐文章于 2023-12-09 10:04:34 发布

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#java #开发语言 #后端

本文介绍了Java并发编程中CyclicBarrier的使用方法及应用场景，对比CountDownLatch的区别，通过实例讲解如何利用CyclicBarrier实现多线程数据计算并合并结果。

CyclicBarrier的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一

组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会

开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。

一种同步辅助工具，允许一组线程都等待对方到达一个共同的障碍点。CyclicBarrier在涉及固定大小的线程组的程序中很有用，这些线程有时必须互相等待。该屏障被称为循环屏障，因为它可以在释放等待的线程后重新使用

介绍CyclicBarrier2种构造器的使用

package com.netty.obj.demo5.d2;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
 * @PackageName:com.netty.obj.demo5.d2 Description
 * @author:
 * @date:2022/1/12
 */
public class CyclicBarrierTest {
    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    c.await();
                } catch (Exception e) {
                }
                System.out.println(1);
            }
        }).start();
        try {
            c.await();
        } catch (Exception e) {
        }
        System.out.println(2);
    }
}

CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier（int parties），其参数表示屏障拦截的线程数

量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

输出结果：因为主线程和子线程的调度是由CPU决定的，两个线程都有可能先执行

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3)，则主线程和子线程会永远等待，

因为没有第三个线程执行await方法，即没有第三个线程到达屏障，所以之前到达屏障的两个

线程都不会继续执行。

CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier（int parties，Runnable barrier-

Action），用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景

package com.netty.obj.demo5.d2;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
 * @PackageName:com.netty.obj.demo5.d2 Description
 * @author:
 * @date:2022/1/12
 */
public class CyclicBarrierTest2 {
    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    c.await();
                } catch (Exception e) {
                }
                System.out.println(1);
            }
        }).start();
        try {
            c.await();
        } catch (Exception e) {
        }
        System.out.println(2);
    }

    static class A implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(3);
        }
    }
}

输出结果：

因为CyclicBarrier设置了拦截线程的数量是2，所以必须等代码中的第一个线程和线程A

都执行完之后，才会继续执行主线程，然后输出2

CyclicBarrier的应用场景：

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。例如，用一个Excel保

存了用户所有银行流水，每个Sheet保存一个账户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户

的日均银行流水，先用多线程处理每个sheet里的银行流水，都执行完之后，得到每个sheet的日

均银行流水，最后，再用barrierAction用这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流

水。

package com.netty.obj.demo5.d2;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

/*** 银行流水处理服务类 ** @authorftf **/
public class BankWaterService implements Runnable {
    /*** 创建4个屏障，处理完之后执行当前类的run方法 */
    private CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(4, this);
    /*** 假设只有4个sheet，所以只启动4个线程 */
    private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
    /*** 保存每个sheet计算出的银流结果 */
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> sheetBankWaterCount = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();

    private void count() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    // 计算当前sheet的银流数据，计算代码省略
                    sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 1);
                    // 银流计算完成，插入一个屏障
                    try {
                        c.await();
                    } catch (InterruptedException |
                            BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }

    }

    @Override
    public void run() {
        int result = 0;
        // 汇总每个sheet计算出的结果
        for (Map.Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
            result += sheet.getValue();
        }
// 将结果输出
        sheetBankWaterCount.put("result", result);
        System.out.println(result);
    }

    public static void main(String[] args) {
        BankWaterService bankWaterCount = new BankWaterService();
        bankWaterCount.count();
    }
}