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java多线程开发之通过对战游戏学习CyclicBarrier

程序员文章站 2024-02-26 16:19:22
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...

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

  1. 通过案例分析
  2. 两种不同构造函数测试
  3. cyclicbarrier和countdownlatch的区别
  4. 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。

java多线程开发之通过对战游戏学习CyclicBarrier

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

java多线程开发之通过对战游戏学习CyclicBarrier

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

java多线程开发之通过对战游戏学习CyclicBarrier

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:

https://github.com/rainbowda/learnway/tree/master/learnconcurrency/src/main/java/com/learnconcurrency/utils/cyclicbarrier