【Java并发编程实战】—–“J.U.C”：Phaser

         Phaser由java7中推出，是Java SE 7中新增的一个使用同步工具，在功能上面它与CyclicBarrier、CountDownLatch有些重叠，但是它提供了更加灵活、强大的用法。

CyclicBarrier，允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。它提供的await()可以实现让所有参与者在临界点到来之前一直处于等待状态。

CountDownLatch，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。它提供了await()、countDown()两个方法来进行操作。

在Phaser中，它把多个线程协作执行的任务划分为多个阶段，编程时需要明确各个阶段的任务，每个阶段都可以有任意个参与者，线程都可以随时注册并参与到某个阶段。

构造

Phaser创建后，初始阶段编号为0，构造函数中指定初始参与个数。

注册：Registration

Phaser支持通过register()和bulkRegister(int parties)方法来动态调整注册任务的数量。

Arrival

每个Phaser实例都会维护一个phase number，初始值为0。每当所有注册的任务都到达Phaser时，phase number累加，并在超过Integer.MAX_VALUE后清零。arrive()和arriveAndDeregister()方法用于记录到达；其中arrive()，某个参与者完成任务后调用；arriveAndDeregister()，任务完成，取消自己的注册。arriveAndAwaitAdvance()，自己完成等待其他参与者完成，进入阻塞，直到Phaser成功进入下个阶段。

example 1

public class PhaserTest_1 {
    public static void main(String[] args) {
        Phaser phaser = new Phaser(5);

        for(int i = 0 ; i < 5 ; i++){
            Task_01 task_01 = new Task_01(phaser);
            Thread thread = new Thread(task_01, "PhaseTest_" + i);
            thread.start();
        }
    }

    static class Task_01 implements Runnable{
        private final Phaser phaser;

        public Task_01(Phaser phaser){
            this.phaser = phaser;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务完成，等待其他任务执行......");
            //等待其他任务执行完成
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "继续执行任务...");
        }
    }
}

运行结果：

PhaseTest_0执行任务完成，等待其他任务执行......
PhaseTest_1执行任务完成，等待其他任务执行......
PhaseTest_3执行任务完成，等待其他任务执行......
PhaseTest_2执行任务完成，等待其他任务执行......
PhaseTest_4执行任务完成，等待其他任务执行......
PhaseTest_4继续执行任务...
PhaseTest_1继续执行任务...
PhaseTest_0继续执行任务...
PhaseTest_2继续执行任务...
PhaseTest_3继续执行任务...

在该实例中我们可以确认，所有子线程的****+”继续执行任务…”，都是在线程调用arriveAndAwaitAdvance()方法之后执行的。

example 2

前面提到过，Phaser提供了比CountDownLatch、CyclicBarrier更加强大、灵活的功能，从某种程度上来说，Phaser可以替换他们：

public class PhaserTest_5 {
    public static void main(String[] args) {
        Phaser phaser = new Phaser(1);        //相当于CountDownLatch(1)

        //五个子任务
        for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){
            Task_05 task = new Task_05(phaser);
            Thread thread = new Thread(task,"PhaseTest_" + i);
            thread.start();
        }

        try {
            //等待3秒
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        phaser.arrive();        //countDownLatch.countDown()
    }

    static class Task_05 implements Runnable{
        private final Phaser phaser;

        Task_05(Phaser phaser){
            this.phaser = phaser;
        }

        @Override
        public void run() {
            phaser.awaitAdvance(phaser.getPhase());        //countDownLatch.await()
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务...");
        }
    }
}

在这里，任务一开始并没有真正执行，而是等待三秒后执行。

对于CyclicBarrier就更加简单了，直接arriveAndAwaitAdvance()方法替换，如example 1。

example 3

在CyclicBarrier中当任务执行完之后可以执行一个action，在Phaser中同样有一个对应的action，只不过Phaser需要重写onAdvance()方法：

public class PhaserTest_3 {
    public static void main(String[] args) {
        Phaser phaser = new Phaser(3){
            /**
             * registeredParties:线程注册的数量
             * phase:进入该方法的线程数，
             */
             protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
                 System.out.println("执行onAdvance方法.....;phase:" + phase + "registeredParties=" + registeredParties);
                 return phase == 3;
             }
        };

        for(int i = 0 ; i < 3 ; i++){
            Task_03 task = new Task_03(phaser);
            Thread thread = new Thread(task,"task_" + i);
            thread.start();
        }
        while(!phaser.isTerminated()){
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();    //主线程一直等待
        }
        System.out.println("主线程任务已经结束....");
    }

    static class Task_03 implements Runnable{
        private final Phaser phaser;

        public Task_03(Phaser phaser){
            this.phaser = phaser;
        }

        @Override
        public void run() {
            do{
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行任务...");
                phaser.arriveAndAwaitAdvance();
            }while(!phaser.isTerminated());
        }
    }
}

运行结果：

task_0开始执行任务...
task_1开始执行任务...
task_1执行onAdvance方法.....;phase:0registeredParties=3
task_2开始执行任务...
task_0开始执行任务...
task_1开始执行任务...
task_0执行onAdvance方法.....;phase:1registeredParties=3
task_2开始执行任务...
task_2执行onAdvance方法.....;phase:2registeredParties=3
主线程任务已经结束....
task_0开始执行任务...

 

参考博文：

1、What’s New on Java 7 Phaser

2、http://blog.csdn.net/andycpp/article/details/8838820