Java多线程同步工具类CyclicBarrier的使用
CyclicBarrier是什么
CyclicBarrier的基本使用方法
CyclicBarrier的源码实现
（1）CyclicBarrier的初始化
（2）CyclicBarrier的等待和唤醒
CyclicBarrier的使用场景
总结
CyclicBarrier是什么CyclicBarrier是Java并发包中提供的一种同步工具类，它可以让多个线程在某个屏障处等待，直到所有线程都到达该屏障处才继续执行。CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的，通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。
CyclicBarrier的基本使用方法CyclicBarrier的基本使用方法非常简单，只需要创建一个CyclicBarrier对象，并将计数器的值设置为等待的线程数。每个线程执行完毕后，调用CyclicBarrier的await()方法等待其他线程执行完毕，当所有线程都到达屏障处时，屏障将被打开，所有线程将继续执行。
CyclicBarrier的源码实现CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的，通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。CyclicBarrier的源码实现主要包括两部分：屏障的初始化和屏障的等待和唤醒。
（1）CyclicBarrier的初始化在创建CyclicBarrier对象时，需要指定等待的线程数和屏障的执行操作。CyclicBarrier对象的构造方法如下：
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
其中，parties表示等待的线程数，barrierAction表示屏障执行的操作。
在构造方法中，会根据等待的线程数创建一个parties大小的ReentrantLock数组和一个Condition对象。ReentrantLock数组用来保证多个线程能够同时到达屏障处并等待，Condition对象用来进行线程的等待和唤醒。
（2）CyclicBarrier的等待和唤醒当线程执行到await()方法时，会首先尝试获取ReentrantLock对象的锁，如果获取失败，线程会被加入到等待队列中等待锁的释放。当获取到锁后，线程会判断当前的计数器是否已经达到等待的线程数，如果是，则执行屏障的操作并将计数器重置为parties，唤醒等待队列中的所有线程。如果计数器未达到等待的线程数，则线程会被加入到等待队列中等待其他线程的到来。
CyclicBarrier的await()方法源码如下：
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
try {
// 获取锁
lock.lock();
// 计数器减1
int index = --count;
if (index == 0) {
// 如果计数器为0，执行屏障操作并唤醒等待队列中的所有线程
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null) {
command.run();
}
next
trip.signalAll();
} else {
try {
// 等待其他线程到达屏障处
int phase = generation;
trip.await();
// 如果是最后一个到达屏障的线程，执行屏障操作并唤醒等待队列中的所有线程
if (phase == generation) {
command = barrierCommand;
if (command != null) {
command.run();
}
}
// 计数器重置
nextGeneration();
} catch (InterruptedException ie) {
// 如果线程在等待时被中断，抛出InterruptedException异常
cancel();
throw ie;
} catch (BrokenBarrierException bbe) {
// 如果屏障被破坏，抛出BrokenBarrierException异常
broken = true;
trip = new Condition[parties];
throw bbe;
}
}
return index;
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
在CyclicBarrier的await()方法中，首先获取ReentrantLock对象的锁，并将计数器减1。如果计数器为0，则执行屏障的操作并唤醒等待队列中的所有线程，如果计数器不为0，则等待其他线程到达屏障处。
在等待过程中，如果线程被中断，将抛出InterruptedException异常。如果屏障被破坏，将抛出BrokenBarrierException异常。如果是最后一个到达屏障的线程，将执行屏障的操作并唤醒等待队列中的所有线程，并将计数器重置为parties。
CyclicBarrier的使用场景CyclicBarrier适用于多个线程需要等待彼此到达某个屏障点后再继续执行的场景。例如，多个线程需要同时执行某个任务，但某个任务需要等待其他任务完成后才能继续执行，这时就可以使用CyclicBarrier来实现线程的同步和协作。
另外，CyclicBarrier也可以用来实现流水线式的处理，例如生产者消费者模式中，多个生产者可以同时向队列中添加数据，当队列满时，所有生产者需要等待消费者处理完数据后再继续添加数据。
总结CyclicBarrier是Java并发包中提供的一种同步工具类，可以让多个线程在某个屏障处等待，直到所有线程都到达该屏障处才继续执行。CyclicBarrier的实现原理是基于ReentrantLock和Condition实现的，通过多次调用await()方法来实现线程的等待和唤醒。CyclicBarrier适用于多个线程需要等待彼此到达某个屏障点后再继续执行的场景。
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