CyclicBarrier--循环栅栏

1、引入循环栅栏CyclicBarrier

CyclicBarrier是另外一种多线程并发控制工具。和CountDownLatch非常类似，它也可以实现线程间的计数等待，但它的功能比CountDownLatch更加复杂且强大。

CyclicBarrier是用来阻止线程继续执行，要求线程在此处等待。前面Cyclic意为循环，也就是说这个计数器可以循环使用。比如，假设将计数器设置为10，那么凑齐第一批10个线程后，计数器就会归0，然后接着凑齐下一批10个线程，这就是循环栅栏的内在含义。

CyclicBarrier的使用场景也很丰富。比如，司令下达命令，要求10个士兵一起去完成一项任务。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个士兵把自己手头的任务都执行完成了，那么司令才能对外宣布，任务完成。

比CountDownLatch略微强大一些，CyclicBarrier可以接收一个参数作为barrierAction。所谓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)

3、使用CyclicBarrier演示上述司令士兵完成任务的场景

演示代码如下：

public class CyclicBarrierDemo
{
    public static class Soldier implements Runnable
    {
        private String soldier;
        private final CyclicBarrier cyclic;

        public Soldier(CyclicBarrier cyclic, String soldierNome)
        {
            this.cyclic = cyclic;
            this.soldier = soldierNome;
        }

        @Override
        public void run()
        {
            try
            {
                //等待所有士兵到齐
                cyclic.await();
                doWork();
                //等待所有士兵完成工作
                cyclic.await();
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            catch (BrokenBarrierException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        public 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
    {
        private boolean flag;
        private 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 cyclic = new CyclicBarrier(N, new BarrierRun(flag, N));

        //设置屏障，主要是为了执行这个方法
        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(cyclic, "士兵" + i));
            allSoldier[i].start();
        }
    }

}

上述代码中，创建了一个CyclicBarrier实例，,将计数器设置为10，并要求在计数器达到指标时，执行BarrierRun中的run()方法。每一个士兵线程都会执行Soldier中的run()方法。当第一次调用 cyclic.await()时，每一个士兵线程都会等待，直到所有的士兵都集合完毕。集合完毕后，意味着CyclicBarrier的一次计数完成，当再一次调用cyclic.await()时，会进行下一次计数。第二次调用cyclic.await()是为了监控所有的士兵是否都已经完成任务。一旦完成任务，BarrierRun中的run()方法就会被调用，打印出如下信息:

image.png

整个工作过程的图示如下：

image.png

CyclicBarrier.await()方法可能会抛出两个异常。一个是InterruptedException，也就是在等待过程中，线程被中断。大部分迫使线程等待的方法都可能会抛出这个异常，使得线程在等待时依然可以响应外部紧急事件。另一个异常则是CyclicBarrier特有的BrokenBarrierException。一旦遇到这个异常，则表示当前的CyclicBarrier已经破损了，可能系统已经没有办法等待所有线程到齐了。如果继续等待，可能没有任何意义，因此还是就地解散，打道回府把！在上述代码的 allSoldier[i].start()后面添加如下代码：

if(i == 5)
{
    allSoldier[0].interrupt();
}

如果这样做，就很可能会得到一个InterruptedException和9个BrokenBarrierException。这个InterruptedException就是被中断线程抛出的。而其他9个BrokenBarrierException，则是等待当前CyclicBarrier上的线程抛出的。这个异常可以避免其他9个线程进行永久的，无谓的等待（因为其中一个线程已经被中断了，等待是没有结果的）。

image.png