jdk1.8 J.U.C并发源码阅读------CyclicBarrier源码解析
一、继承关系
public class CyclicBarrier功能：
实现n个线程（线程之间是独占锁的关系）相互等待，最后一个执行wait操作的线程需要执行指定的命令barrierCommand，并且还需要唤醒其他所有等待的线程，还要初始化相关参数，为下一轮相互等待做好准备。n个线程中任何一个线程发生中断，超时，则设置代标志generation.broken为true，其他线程检测到该标识说明此轮等待失败。
实现方式：
使用的是AQS中独占锁CLH队列+CONDITION队列的实现方式。当调用barrier.await方法时，该线程要获得锁，因此进入CLH队列队尾，当获取到锁后，执行condition.wait操作时，将该线程节点从CLH队列队首删除，添加到CONDITION队列中。将count-1个线程以上述方式逐个添加到CONDITIO队列中，当最后一个线程获取到锁后，执行barrierCommand任务，然后执行condition.signalAll方法，唤醒CONDITION队列中所有节点，CONDITION队列从队首开始逐个将node添加到CLH队列中，开始获取锁，执行完后继操作后从barrier.await中返回。
说明：
调用时不要求和lock结合使用，barrier内部的await方法中使用了lock和condition.await和signal操作。
二、成员变量
/** The lock for guarding barrier entry */
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//独占锁
/** Condition to wait on until tripped */
private final Condition trip = lock.newCondition();//条件,lock中的一个CONDITION队列
/** The number of parties */
private final int parties;//参与相互等待的线程数量
/* The command to run when tripped */
private final Runnable barrierCommand;//最后一个执行dowait的线程需要执行的代码
/** The current generation */
private Generation generation = new Generation();//下一批循环等待的代标志
private int count;//参与等待的线程数量三、构造方法
//指定参与相互等待的线程的数量parties，
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
this.parties = parties;
this.count = parties;
this.barrierCommand = barrierAction;
}
public CyclicBarrier(int parties) {
this(parties, null);
}四、内部类
(1)Generation
private static class Generation {
boolean broken = false;
}五、方法说明
(1)await:
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
try {
return dowait(false, 0L);
} catch (TimeoutException toe) {
throw new Error(toe); // cannot happen
}
}
private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
//加锁
lock.lock();
try {
final Generation g = generation;
//g.broken==true表示这一轮相互等待的线程中，有线程抛出了异常，则该线程在此处也要抛出异常
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
//当前线程是否发生了中断，是则调用breakBarrier设置generation的broken值，以便通知其他相互等待的线程有线程发生异常。
if (Thread.interrupted()) {
breakBarrier();
throw new InterruptedException();
}
int index = --count;
if (index == 0) { // 最后一个执行dowait的线程执行此处的代码
boolean ranAction = false;
try {
final Runnable command = barrierCommand;
//最后一个到达的线程执行barrierCommand
if (command != null)
command.run();
ranAction = true;
//该轮等待结束，可以开启下一轮等待，唤醒所有该轮中的阻塞线程
nextGeneration();
return 0;
} finally {
//如果ranAction为false，则该轮相互等待失败，调用breakBarrier通知
if (!ranAction)
breakBarrier();
}
}
// 循环，直到该线程被唤醒，或者超时，或者发生中断
for (;;) {
try {
//该线程执行await操作，释放该线程占有的锁，唤醒CLH队列中的后继节点
if (!timed)
trip.await();
//awaitNanos：加入时间等待
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
//发生异常，若当前线程是该轮线程中第一个发生异常的线程，则执行breakBarrier通知其他线程
if (g == generation && ! g.broken) {
breakBarrier();
throw ie;
} else {
//否则，该线程之前已经有线程发生异常，此处只需要中断当前线程即可
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
//如果该轮相互等待失败，则抛出异常
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
//说明此轮等待已经结束
if (g != generation)
return index;
//超时，调用breakBarrier通知其他线程本轮相互等待失败
if (timed && nanos <= 0L) {
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}
//这一轮相互等待过程中如果某个线程发生异常，则该轮等待的标志generation.broken设置为true，通知其他相互等待的线程有线程抛出异常
private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
//唤醒CONDITION队列中所有线程
trip.signalAll();
}
//开启下一轮等待
private void nextGeneration() {
//唤醒上一轮等待中的所有线程
trip.signalAll();
// 重新初始化count和generation
count = parties;
generation = new Generation();
}(2)await
public int await(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException,
BrokenBarrierException,
TimeoutException {
return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
}(3)reset:重新初始化参数，开启新的一轮等待。
public void reset() {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
breakBarrier(); // break the current generation
nextGeneration(); // start a new generation
} finally {
lock.unlock();
}
}六、使用示例
class Persion extends Thread{
String name;
CyclicBarrier barrier;
int time;
public Persion(String name,CyclicBarrier barrier,int time){
super();
this.name=name;
this.barrier=barrier;
this.time=time;
}
@Override
public void run() {
LockSupport.parkNanos(time*10000);
System.out.println(name+"来了，开始等待其他人。");
try {
barrier.await();
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(name+"发言...");
}
}
public static void testCyclicBarrier(){
CyclicBarrier barrier=new CyclicBarrier(5, new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("所有人都到齐了，开始开会！");
}
});
Persion persion1=new Persion("张三", barrier, 1);
Persion persion2=new Persion("李四", barrier, 2);
Persion persion3=new Persion("王五", barrier, 3);
Persion persion4=new Persion("赵六", barrier, 1);
Persion persion5=new Persion("钱七", barrier, 2);
persion1.start();
persion2.start();
persion3.start();
persion4.start();
persion5.start();
}输出结果：
张三来了，开始等待其他人。
钱七来了，开始等待其他人。
赵六来了，开始等待其他人。
王五来了，开始等待其他人。
李四来了，开始等待其他人。
所有人都到齐了，开始开会！
李四发言...
张三发言...
赵六发言...
钱七发言...
王五发言...