java多线程开发之通过对战游戏学习CyclicBarrier
cyclicbarrier是java.util.concurrent包下面的一个工具类，字面意思是可循环使用（cyclic）的屏障（barrier），通过它可以实现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，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。
这篇文章将介绍cyclicbarrier这个同步工具类的以下几点
- 通过案例分析
- 两种不同构造函数测试
- cyclicbarrier和countdownlatch的区别
- await方法及源码分析。
需求
继上一篇countdownlatch模拟游戏加载后，现在用户点击开始按钮后，需要匹配包括自己在内的五个玩家才能开始游戏，匹配玩家成功后进入到选择角色阶段。当5位玩家角色都选择完毕后，开始进入游戏。进入游戏时需要加载相关的数据，待全部玩家都加载完毕后正式开始游戏。
解决方案
从需求中可以知道，想要开始游戏需要经过三个阶段，分别是
匹配玩家
选择角色
加载数据
在这三个阶段中，都需要互相等待对方完成才能继续进入下个阶段。
这时可以采用cyclicbarrier来作为各个阶段的节点，等待其他玩家到达，在进入下个阶段。
定义继承runnable的类
这里名称就叫做startgame，包含两个属性
private string player; private cyclicbarrier barrier;
通过构造函数初始化两个属性
public startgame(string player, cyclicbarrier barrier) {
this.player = player;
this.barrier = barrier;
}
run方法如下
public void run() {
try {
system.out.println(this.getplayer()+" 开始匹配玩家...");
findotherplayer();
barrier.await();
system.out.println(this.getplayer()+" 进行选择角色...");
choicerole();
system.out.println(this.getplayer()+" 角色选择完毕等待其他玩家...");
barrier.await();
system.out.println(this.getplayer()+" 开始游戏,进行游戏加载...");
loading();
system.out.println(this.getplayer()+" 游戏加载完毕等待其他玩家加载完成...");
barrier.await();
start();
} catch (exception e){
e.printstacktrace();
}
}
其他的方法findotherplayer()、choicerole()等待使用
thread.sleep()
来模拟花费时间
编写测试代码
cyclicbarrier有两个构造函数,如下
public cyclicbarrier(int parties) {}
public cyclicbarrier(int parties, runnable barrieraction) {}
先来看看一个参数的构造函数
cyclicbarrier(int parties)
public static void main(string[] args) throws ioexception {
cyclicbarrier barrier = new cyclicbarrier(5);
thread player1 = new thread(new startgame("1",barrier));
thread player2 = new thread(new startgame("2",barrier));
thread player3 = new thread(new startgame("3",barrier));
thread player4 = new thread(new startgame("4",barrier));
thread player5 = new thread(new startgame("5",barrier));
player1.start();
player2.start();
player3.start();
player4.start();
player5.start();
system.in.read();
}
测试结果如下
cyclicbarrier(int parties, runnable barrieraction)
cyclicbarrier barrier = new cyclicbarrier(5);
替换为
cyclicbarrier barrier = new cyclicbarrier(5, () -> {
try {
system.out.println("阶段完成，等待2秒...");
thread.sleep(2000);
system.out.println("进入下个阶段...");
} catch (interruptedexception e) {
e.printstacktrace();
}
});
再来看看效果
可以看到在到达某个节点时，会执行实例化cyclicbarrier时传入的runnable对象。而且每一次到达都会执行一次。
cyclicbarrier和countdownlatch的区别
| countdownlatch | cyclicbarrier |
|---|---|
| 计数为0时，无法重置 | 计数达到0时，计数置为传入的值重新开始 |
| 调用countdown()方法计数减一，调用await()方法只进行阻塞，对计数没任何影响 | 调用await()方法计数减一，若减一后的值不等于0，则线程阻塞 |
| 不可重复使用 | 可重复使用 |
await方法
public int await(){}
public int await(long timeout, timeunit unit){}
无参的await方法这里就不做介绍了，主要介绍下有参的await方法。
有参的await方法传入两个参数，一个是时间、另一个是时间单位
当调用有参的await方法时会出现下方两个异常
java.util.concurrent.timeoutexception java.util.concurrent.brokenbarrierexception
timeoutexception异常是指调用await方法后等待时间超过传入的时间，此时会将cyclicbarrier的状态变成broken，其他调用await方法将会抛出brokenbarrierexception异常，这时的cyclicbarrier将变得不可用，需要调用reset()方法重置cyclicbarrier的状态。
为什么这么说？
源码分析一波就可以看出来了
不管是有参还是无参的await方法都是调用cyclicbarrier的dowait(boolean timed, long nanos)方法，这个方法代码太长了，截取部分贴出来
private int dowait(boolean timed, long nanos){
//加锁、try catch代码
final generation g = generation;
//判断栅栏的状态
if (g.broken)
throw new brokenbarrierexception();
//...省略
int index = --count;
//(index == 0) 时的代码，省略
for (;;) {
try {
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0l)
nanos = trip.awaitnanos(nanos);
} catch (interruptedexception ie) {}
//判断栅栏的状态
if (g.broken)
throw new brokenbarrierexception();
if (g != generation)
return index;
//判断是否是定时的，且已经超时了
if (timed && nanos <= 0l) {
//打破栅栏的状态
breakbarrier();
throw new timeoutexception();
}
}
//解锁
}
在代码的尾部进行判断当前等待是否已经超时，如果是会调用breakbarrier()方法，且抛出timeoutexception异常，下面是breakbarrier()的代码
private void breakbarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
trip.signalall();
}
代码中将broken状态置为true，表示当前栅栏移除损坏状态，且重置栅栏数量，然后唤醒其他等待的线程。此时被唤醒的线程或者其他线程进入dowait方法时，都会抛出brokenbarrierexception异常
案例源代码地址：