并发编程：CyclicBarrier

CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。

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通俗点讲就是：让一组线程到达一个屏障时被阻塞，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。

CyclicBarrier字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，

当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。

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先来个demo：

运行结果：

代码中设置了两个屏障点，第一个用于召集7个法师，等7个法师召集完后，在设置在一个屏障点，7位法师去寻找龙珠，然后召唤神龙，中间有个嵌套的关系！

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源码分析

上述的例子，大致说了一下屏障，因为设置了两个屏障，并没有演示上述说的可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier） 中的可循环使用（Cyclic）。

查看 CyclicBarrier.reset() 可知，可以使 CyclicBarrier 回到最初始的状态，由于使用的相对较少，这里不再演示。

CyclicBarrier构造方法

可以看得出CyclicBarrier的内部是使用重入锁ReentrantLock和Condition。它有两个构造函数：

CyclicBarrier(int parties)：创建一个新的 CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，但它不会在启动 barrier 时执行预定义的操作。

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) ：创建一个新的 CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动 barrier 时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入 barrier 的线程执行。

parties表示拦截线程的数量。

barrierAction 为CyclicBarrier接收的Runnable命令，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction ，用于处理更加复杂的业务场景。

在CyclicBarrier中最重要的方法莫过于await()方法，在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。如下：

第二个参数0，说明不是超时等待

其实await()的处理逻辑还是比较简单的：如果该线程不是到达的最后一个线程，则他会一直处于等待状态，除非发生以下情况：

1. 最后一个线程到达，即index == 0

2. 超出了指定时间（超时等待）

3. 其他的某个线程中断当前线程

4. 其他的某个线程中断另一个等待的线程

5. 其他的某个线程在等待barrier超时

6. 其他的某个线程在此barrier调用reset()方法。reset()方法用于将屏障重置为初始状态。

在上面的源代码中，我们可能需要注意Generation 对象，在上述代码中我们总是可以看到抛出BrokenBarrierException异常，那么什么时候抛出异常呢？如果一个线程处于等待状态时，如果其他线程调用reset()，或者调用的barrier原本就是被损坏的，则抛出BrokenBarrierException异常。同时，任何线程在等待时被中断了，则其他所有线程都将抛出BrokenBarrierException异常，并将barrier置于损坏状态。

同时，Generation描述着CyclicBarrier的更显换代。在CyclicBarrier中，同一批线程属于同一代。当有parties个线程到达barrier，generation就会被更新换代。其中broken标识该当前CyclicBarrier是否已经处于中断状态。

默认barrier是没有损坏的。

当barrier损坏了或者有一个线程中断了，则通过breakBarrier()来终止所有的线程：

在breakBarrier()中除了将broken设置为true，还会调用signalAll将在CyclicBarrier处于等待状态的线程全部唤醒。

当所有线程都已经到达barrier处（index == 0），则会通过nextGeneration()进行更新换地操作，在这个步骤中，做了三件事：

• 唤醒所有线程

• 重置count

• generation

CyclicBarrier同时也提供了await(long timeout, TimeUnit unit) 方法来做超时控制：

可以看出其内部还是通过调用

private int dowait(boolean timed, long nanos)

实现的。

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CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别

CountDownLatch 的计数器只能使用一次。而 CyclicBarrier 的计数器可以使用 reset() 方法重置。所以 CyclicBarrier 能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。

CyclicBarrier 还提供其他有用的方法，比如 getNumberWaiting 方法可以获得 CyclicBarrier 阻塞的线程数量。isBroken 方法用来知道阻塞的线程是否被中断。比如以下代码执行完之后会返回 true。

CountDownLatch 会阻塞主线程，CyclicBarrier 不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。