Java并发实例之CyclicBarrier的使用

最近一直整并发这块东西，顺便写点java并发的例子，给大家做个分享，也强化下自己记忆，如果有什么错误或者不当的地方，欢迎大家斧正。

cyclicbarrier是一种多线程并发控制实用工具，和countdownlatch非常类似，它也可以实现线程间的计数等待，但是它的功能比countdownlatch更加复杂且强大。

cyclicbarrier的介绍

cyclicbarrier 的字面意思是可循环（cyclic）使用的屏障（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干活。线程进入屏障通过cyclicbarrier的await()方法。

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。

cyclicbarrier还提供一个更高级的构造函数cyclicbarrier(int parties, runnable barrieraction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrieraction这个runnable对象，方便处理更复杂的业务场景。

public cyclicbarrier(int parties) {
  this(parties, null);
}
public int getparties() {
  return parties;
}

实现原理：在cyclicbarrier的内部定义了一个lock对象，每当一个线程调用cyclicbarrier的await方法时，将剩余拦截的线程数减1，然后判断剩余拦截数是否为0，如果不是，进入lock对象的条件队列等待。如果是，执行barrieraction对象的runnable方法，然后将锁的条件队列中的所有线程放入锁等待队列中，这些线程会依次的获取锁、释放锁，接着先从await方法返回，再从cyclicbarrier的await方法中返回。

cyclicbarrier主要用于一组线程之间的相互等待，而countdownlatch一般用于一组线程等待另一组些线程。实际上可以通过countdownlatch的countdown()和await()来实现cyclicbarrier的功能。即 countdownlatch中的countdown()+await() = cyclicbarrier中的await()。注意：在一个线程中先调用countdown()，然后调用await()。

构造函数cyclicbarrier可以理解为循环栅栏，这个计数器可以反复使用。比如，假设我们将计数器设置为10，那么凑齐第一批10个线程后，计数器就会归零，然后接着凑齐下一批10个线程，这就是它的内在含义。

lol和王者荣耀的玩家很多，许多人应该都有打大龙的经历，话说前期大家打算一起去偷大龙，由于前期大家都比较弱，需要五个人都齐了才能打大龙，这样程序该如何实现呢？本人很菜，开始我的代码是这么写的（哈哈大家不要纠结我的时间）：

public class killdragon {
	/**
   * 模拟打野去打大龙
   */
	public static void dayeplaydragon(){
		system.out.println("打野在去打大龙的路上，需要10s");
	}
	/**
   * 模拟上单去打大龙
   */
	public static void shangdanplaydragon(){
		system.out.println("上单在去打大龙的路上，需要10s");
	}
	/**
   * 模拟中单去打大龙
   */
	public static void zhongdanplaydragon(){
		system.out.println("中单在去打大龙的路上，需要10s");
	}
	/**
   * 模拟adc和辅助去打大龙
   */
	public static void adcandfuzhuplaydragon(){
		system.out.println("adc和辅助在去打大龙的路上，需要10s");
	}
	/**
   * 模拟大家一起去打大龙
   */
	public static void killdragon()
	  {
		system.out.println("打大龙...");
	}
	public static void main(string[] args)
	  {
		dayeplaydragon();
		shangdanplaydragon();
		zhongdanplaydragon();
		adcandfuzhuplaydragon();
		killdragon();
	}

结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
adc和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...

　这完了，大家在路上的时间就花了40s了，显然是错误的。要是都这么干，对方把你塔都要偷光了。不行得改进下，怎么改呢，多线程并发执行，如是我改成了下面这样的，用volatile关键字。

private static volatile int i = 4;
  public static void main(string[] args) {
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        long start = system.currenttimemillis();
        while (i!=0){

        }
        while (i==0) {
          killdragon();
          i--;
          long t = system.currenttimemillis() - start;
          system.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        dayeplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          i--;
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        shangdanplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          i--;
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        zhongdanplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          i--;
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        adcandfuzhuplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          i--;
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
  }

结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
adc和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...
总共耗时：10005毫秒

结果似乎还不错，但是处理起来实在是有点麻烦，需要 while (i!=0)一直在那循环着。这时候学到了用 cyclicbarrier来处理，代码如下:

public static void main(string[] args) {
    cyclicbarrier barrier = new cyclicbarrier(5);
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        long start = system.currenttimemillis();
        try {
          barrier.await();
        } catch (interruptedexception e) {
          e.printstacktrace();
        } catch (brokenbarrierexception e) {
          e.printstacktrace();
        }
        killdragon();
        long t = system.currenttimemillis() - start;
        system.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        dayeplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          barrier.await();
        } catch (exception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        shangdanplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          barrier.await();
        } catch (exception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        zhongdanplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          barrier.await();
        } catch (exception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
    new thread(new runnable() {
      @override
      public void run() {
        adcandfuzhuplaydragon();
        try {
          thread.sleep(10000);
          barrier.await();
        } catch (exception e) {
          e.printstacktrace();
        }
      }
    }).start();
  }

大家都没到达之前都等待，结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
adc和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...
总共耗时：10002毫秒

cyclicbarrier相当于线程的计数器：

cyclicbarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了cyclicbarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。

cyclicbarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。

cyclicbarrier初始时还可带一个runnable的参数， 此runnable任务在cyclicbarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。

当然这样使用cyclicbarrier和使用countdownlatch是没什么区别的，正如前文所说的cyclicbarrier的功能更加的复杂且强大。给大家看一个《实战java高并发程序设计》一书上的一个例子。

比如：司令下达命令，要求10个士兵去一起完成一项任务。这时，就会要求10个士兵先集合报道，接着，一起雄赳赳气昂昂地去执行任务。当10个士兵都执行完了任务，那么司机就可以对外宣称，任务完成。相比countdownlatch，cyclicbarrier可以接受一个参数作为barrieraction。所谓的barrieraction就是当计数器一次计数完成后，系统会执行的动作。如下构造函数，其中，parties表示技术总数，也就是参与的线程总数。

public cyclicbarrier(int parties, runnable barrieraction)

下面示例演示了上述任务场景

public class cyclicbarrierdemo {
  public static class soldier implements runnable {
    private string soldier;
    private final cyclicbarrier cyclicbarrier;
    public soldier(cyclicbarrier cyclicbarrier, string soldier) {
      this.soldier = soldier;
      this.cyclicbarrier = cyclicbarrier;
    }
    @override
    public void run() {
      try {
        cyclicbarrier.await();
        dowork();
        cyclicbarrier.await();
      } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
      } catch (brokenbarrierexception e) {
        e.printstacktrace();
      }
    }
    void dowork() {
      try {
        thread.sleep(math.abs(new random().nextint() % 10000));
      } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
      }
      system.out.println(soldier + ":任务完成");
    }
  }
  public static class barrierrun implements runnable {
    boolean flag;
    int n;
    public barrierrun(boolean flag, int n) {
      this.flag = flag;
      this.n = n;
    }
    @override
    public void run() {
      if (flag) {
        system.out.println("司令:[士兵" + n + "个,任务完成!");
      } else {
        system.out.println("司令:[士兵" + n + "个,集合完毕!");
        flag = true;
      }
    }
  }
  public static void main(string args[]) {
    final int n = 10;
    thread[] allsoldier = new thread[n];
    boolean flag = false;
    cyclicbarrier cyclicbarrier = new cyclicbarrier(n, new barrierrun(flag, n));
    system.out.println("集合队伍!");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      system.out.println("士兵" + i + "报道!");
      allsoldier[i] = new thread(new soldier(cyclicbarrier, "士兵" + i));
      allsoldier[i].start();
    }
  }
}

执行结果如下：

集合队伍!
士兵0报道!
士兵1报道!
士兵2报道!
士兵3报道!
士兵4报道!
士兵5报道!
士兵6报道!
士兵7报道!
士兵8报道!
士兵9报道!
司令:[士兵10个,集合完毕!
士兵0:任务完成
士兵2:任务完成
士兵9:任务完成
士兵3:任务完成
士兵7:任务完成
士兵8:任务完成
士兵1:任务完成
士兵4:任务完成
士兵5:任务完成
士兵6:任务完成
司令:[士兵10个,任务完成!

总结

以上就是本文关于java并发实例之cyclicbarrier的使用的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：

javaweb应用使用限流处理大量的并发请求详解

java并发学习之blockingqueue实现生产者消费者详解

java系统的高并发解决方法详解

如有不足之处，欢迎留言指出。期待您的宝贵意见！