juc - CyclicBarrier源码解读

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之前看了CountDownLatch，他的实现是使用了aqs，提前设置好state的值，如果state不是0的时候调用await就会阻塞当前线程，加入到aqs的队列中，调用countDown就会减小state的值，当state的值时0的时候就会释放锁，将队列中的所有的线程释放，开始运行。这个CountDownLatch可以用于不同种类的线程之间，比如我们在连zk的时候，因为zkClient内部是使用的另一个线程链接zk，我们的主线程要在zk链接之后才能继续操作，所以就使用了CountDownLatch，这是用在不同种类的线程中。CountDownLatch也可以用在相同种类的线程中，比如有这么一个需求：要去一个饭店开一个生日宴会，这个宴会必须等待所有的朋友来了才可以一起开始，这个时候可以使用下面的代码：

public static void main(String[] args) {
		
		final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
		
		for(int i=0;i<10;i++){
			new Thread(new Runnable() {
				
				public void run() {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已经来到了。");//一个线程来了，代表一个顾客
					latch.countDown();//表示又来了一个人
					try {
						latch.await();//当前的人等待其他人来
						System.out.println("既然都来了，就开始吧");//当所有的人都来了，则开始
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}).start();
		}
	}
	

 上面的代码中，CountDownLatch是用在同种类的线程中，表示所有的线程在都达到某个状态后才会执行下一个步骤。在jdk中有一个更加好用的类，可以提供类似的作用，并且更简单，即CyclicBarrier类。CyclicBarrier类表示一个阻碍，在构造这个类时就要穿入一个值，表示标记的大小。在条件不满足时，所有调用await的线程都会被挂起，同时将一个标记减一，再将标记变为0之后，就会将所有阻塞的线程变为可以执行的。我们看一下他的源码：

1、构造方法：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {//parties表示要满足的调用await的个数，也就是上面说的要进行的聚会至少要来的人的个数。第二个参数是个可以执行的runnable，表示当条件满足之后（也就是partie变为0之后），要做的一件事，由最后触发await的线程执行。
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.parties = parties;//这个是不变的，供 一个方法返回。
    this.count = parties;//这个count是会不断减小的，每调用一次awati就会减一。
    this.barrierCommand = barrierAction;//条件满足后要执行的任务
}

这个类中还有好多属性，

    ReentrantLock lock ：用于在调用await的时候加锁，防止并发修改count的值造成不准确。

     Condition trip：从上面的lock中产生的condition，用于在不满足条件时将调用await的线程放到等待的队列中，当条件满足后将所有的等待的移动到lock（内部是aqs）的队列中。

     Generation generation：这个属性狠简单，因为CyclicBarrier是一个可以重复使用的barrier，这个generation表示第几次使用，每当parties变为0之后这一代就算完了，再进行下一代的操作。它里面封装了一个boolean属性，表示当前的这一代有没有被破坏。当某个被阻塞的线程被调用interrupt之后就会变为true，即当前的一代被破坏了。

 

2、await方法

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
   try {
       return dowait(false, 0L);//从await中调用的是没有等待时间限制的dowait
   } catch (TimeoutException toe) {
       throw new Error(toe); // cannot happen;
   }
}

 第一个参数表示是否有时间限制，第二个参数是如果有时间限制的话，限制的时间

  private int dowait(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
               TimeoutException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();//因为里面要修改count，所以加锁，防止并发修改
        try {
           final Generation g = generation;
           if (g.broken)
               throw new BrokenBarrierException();//关于broken的我没有研究，所以不再对broken的情况进行注释。

           if (Thread.interrupted()) {
               breakBarrier();
               throw new InterruptedException();
           }
           int index = --count;//减小count，
           if (index == 0) {  // 刚上来不会是0的，这个是等到指定的次数被调用之后触发
               boolean ranAction = false;
               try {
                   final Runnable command = barrierCommand;//要执行的任务
                   if (command != null)
                       command.run();//由最后调用await的线程调用，注意这里在执行run的时候可能会抛异常，就会进入finally的beakBarrier方法，其他线程在重新执行后就会全部抛出BrokenBarrierException异常。
                   ranAction = true;
                   nextGeneration();//开启下一代，操作包括：1、将count重新设置为parties，2、更新generation的值，3、将全部condtion中阻塞的线程释放
                   return 0;
               } finally {
                   if (!ranAction)
                       breakBarrier();
               }
           }

            // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
            for (;;) {//这个是当await没有调用指定的次数时
                try {
                    if (!timed)//如果没有时间限制，则调用condtion.await，也就是放入到conditon的队列中，将线程挂起
                        trip.await();
                    else if (nanos > 0L)
                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);//有时间限制的话，等待指定的时间，
                } catch (InterruptedException ie) {
                    if (g == generation && ! g.broken) {
                        breakBarrier();//
                        throw ie;
                    } else {
                        // We're about to finish waiting even if we had not
                        // been interrupted, so this interrupt is deemed to
                        // "belong" to subsequent execution.
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }

                if (g.broken)//如果因为某个原因导致broken，则所有唤醒之后的线程都会抛出异常
                    throw new BrokenBarrierException();

                if (g != generation)
                    return index;

                if (timed && nanos <= 0L) {//如果是有时间限制的，如果等待超时候就会抛异常。
                    breakBarrier();//这个方法会将generation设置为broken，然后将condition中阻塞的线程全部释放。
                    throw new TimeoutException();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

 

在不考虑barrierBroken的前提下，这个类还是很容易看懂的。