深入理解CyclicBarrie

深入理解CyclicBarrier

其他知识点

Java 多线程基础
深入理解aqs
ReentrantLock用法详解
深入理解信号量Semaphore
深入理解并发三大特性
并发编程之深入理解CAS
深入理解CountDownLatch
Java 线程池

CyclicBarrier 用法详解

CyclicBarrier 用法详解

CyclicBarrier 原理

例子debug一下 走走流程

运动员t1 t2 线程以及裁判main线程一起准备好了 才能比赛。

    public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException {


       CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);


        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(10_000);
                System.out.println("t1 在准备 ");
                cyclicBarrier.await();   // 等另外一个一个线程准备好 然后开始做事情
                System.out.println("t1 准备好了  ");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        },"t1").start();

        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(5_000);
                System.out.println("t2 在准备  ");
                cyclicBarrier.await(); // 等另外一个一个线程准备好 然后开始做事情
                System.out.println("t2 准备好了  ");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t2"  ).start();

        System.out.println(" 裁判 在准备 ");
        cyclicBarrier.await();
        System.out.println(" 裁判 准备好了 ");


        while (true){
            if (cyclicBarrier.getNumberWaiting()==0){
                System.out.println(" 时间到: 开始比赛");
                return;
            }
        }


    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44

运行结果

debug 运行 首先main线程

不需要等待时间

具体方法 private int dowait(boolean timed, long nanos)

可以看到这里用了 ReentrantLock 加锁，计数减一

阻塞main线程

这里 trip 是一个条件队列

private final Condition trip = lock.newCondition();

可以看到 这里创建了一个条件 node节点

addConditionWaiter 方法

然后 LockSupport.park(this); 阻塞当前线程

可以看到main线程已经在wait了 ，现在来走t1线程

继续走上面的减计数逻辑，此时计数还是不等于 0

还是会走waite条件队列方法

新建当前线程node条件节点，以及入队

然后继续park

接下来t2线程 await

会发现此时t2线程计数为 0，执行 nextGeneration();方法

当前t2线程执行 signalAll 方法 通知全部？

count = parties; 重置计数器

进入方法，获取头结点，

执行 doSignalAll(first) 方法
获取头结点 将指向下一个指针置为null

transferForSignal方法

发现条件节点状态先置为 0 然后新建了一个 Node 节点 Node p = enq(node);

新建node节点

这段代码很熟悉，是aqs里构建同步队列以及入队的方法，可以明白t2线程将条件队列里所有的节点转为同步队列

t2 最后执行unlock

释放锁

这里是也是aqs里的释放锁 逻辑，同时将获取锁的线程置为null

唤醒其他线程

将 Node 节点状态置为 0

唤醒main线程

此时main线程被t2唤醒

同理main线程这里也执行置为当前线程锁的线程未null

然后unLock

继续唤醒其他线层 这里是t1

这里还是这个方法，和上面逻辑一样 也是aqs里的

可以看到t1被唤醒，此时三个线程都被是唤醒状态

此时将main线程执行到这里

将t1执行到这里

将t2执行到这里

最后
CyclicBarrier 构造，count是计数器， parties 是备份的计数器，barrierCommand 是传进来的任务

在 await 方法里 dowait 时候可以看到 计数器是 0 了 可以执行这个方法，可以用来做执行结束通知

最后看重置方法

重置，以及通知

最后

实现原理

CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞 唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现

CyclicBarrier执行流程

大概范围的一个执行流程，没有那么细。

• 1 await() 先进行计数逻辑，然后将线程node节点放入条件队列
• 2 最后一个await() 计数为 0 时，该线程将条件队列转换为同步队列，然后唤醒下一个同步队列节点，也就是去唤醒下一个线程
• 3 其他线程被唤醒继续唤醒下一个线程，这里的流程和之前aqs流程是一样的，都是aqs里的逻辑。

都是在lock加锁和解锁里进行操作的

CyclicBarrier与CountDownLatch的区别

• 1 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

• 2 CyclicBarrier还提供getNumberWaiting(可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量)、 isBroken(用来知道阻塞的线程是否被中断)等方法。

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

• 4 CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点 不同。CountDownLatch一般用于一个或多个线程，等待其他线程执行完任务后，再执 行。CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执 行。

• 5 CyclicBarrier 还可以提供一个 barrierAction，合并多线程计算结果。

• 6 CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞 唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现

CountDownLatch

深入理解CountDownLatch