Java并发同步器--CyclicBarrier

最新推荐文章于 2024-07-30 14:18:25 发布

YJFinHZ

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分类专栏： Java并发文章标签：并发 concurrent 同步器循环障碍

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本文介绍了CyclicBarrier同步器的基本概念及其在控制多个子线程并发时间点的应用，通过一个简单的多玩家游戏过程示例展示了如何使用CyclicBarrier来协调多个线程的执行。实例演示了当线程数量与CyclicBarrier初始化参数相匹配时，游戏加载与玩家游戏执行的流程。同时，文章还对比了CyclicBarrier与Semaphore同步器的不同之处，并通过实验结果说明了CyclicBarrier的正确使用方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CyclicBarrier(循环障碍)同步器是concurrent工具包中的一个辅助同步类。主要用来控制多个子线程的并发时间点，并且在子线程完成并发之后，这个阻塞还可以循环利用。其构造方法有如下两种定义：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.parties = parties;
    this.count = parties;
    this.barrierCommand = barrierAction;
}
public CyclicBarrier(int parties) {
    this(parties, null);
}

第一种定义中多了一个参数，该参数可实现一个Runnable接口，重写一个run方法，可用于主线程中，这也是比较常用的一种方法定义。第一个参数主要是初始化等待子线程的数目，一般会与需要阻塞的子线程的数目相等。CyclicBarrier同步器常用的方法是await，定义如下：

    public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    try {
        return dowait(false, 0L);
    } catch (TimeoutException toe) {
        throw new Error(toe); // cannot happen;
    }
}

该方法返回的是一个对dowait方法的调用结果，第一个参数fasle表示挂起等待，第二个参数0L表示线程挂起延迟为0。使用CyclicBarrier同步器写一个简单的多玩家游戏过程：

package concurrent;

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

public class TestCyclicBarrier {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                System.out.println("loading game...");
            }
        });
        new Player(cyclicBarrier, "A").start();
        new Player(cyclicBarrier, "B").start();
        new Player(cyclicBarrier, "C").start();
        new Player(cyclicBarrier, "D").start();
        new Player(cyclicBarrier, "E").start();
    }
}

class Player extends Thread {
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;

    public Player(CyclicBarrier cyclicBarrier, String name) {
        setName(name);
        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}

    public void run() {
        try {
            System.out.println(getName() + "is Ready...");
            cyclicBarrier.await();
            sleep(1000);
            System.out.println(getName() + "is playing...");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

程序的一种运行结果如下：

Bis Ready...
Ais Ready...
Cis Ready...
Dis Ready...
Eis Ready...
loading game...
Ais playing...
Bis playing...
Eis playing...
Cis playing...
Dis playing...

可以看到，等待5个玩家都准备完成后，开始加载游戏，随后跨过barrier进入各自的子线程，5个玩家分别进入自己的游戏，也就是进行游戏子线程的并发执行。若将参数parties设为4，也就是初始化等待4个线程，运行结果如下：

Ais Read...
Bis Read...
Cis Read...
Dis Read...
loading game...
Eis Read...
Cis playing...
Ais playing...
Bis playing...
Dis playing...

结果显示4个玩家在准备完成之后就完成了游戏的加载，没有等到第五位玩家进入，第五个游戏子线程也会因此得不到执行。若将parties=6，运行结果变成：

Ais Read...
Cis Read...
Bis Read...
Eis Read...
Dis Read...

也就是说，5名游戏玩家永远处于阻塞挂起状态，因为等不到第6个子线程的到来，这种情况下主程序无法继续运行，游戏无法进行加载指令。所以说，CyclicBarrier方法一般将参数设置为与子线程数相同，这样才可以控制线程的并发点。

CyclicBarrier同步器虽然也能完成线程的并发控制，但其与semaphore同步器却不同，该同步器只能控制子线程的并发点（等待几个子线程而后并发），并不能控制已有线程的并发过程（几个子线程哪些完成并发以及并发状态）。