Java 标准库 API 系列之 CyclicBarrier

CyclicBarrier 也是 Java 中的一个同步工具类，它允许一组线程等待彼此达到一个共同的屏障点，直到所有线程都到达屏障点后才能继续执行。CyclicBarrier 可以被认为是一个可重用的计数器，每当一个线程到达屏障点时，计数器减 1，当计数器减为 0 时，表示所有线程都已到达屏障点，等待的线程可以继续执行。

API

CyclicBarrier 的常用方法有两个：

• int await()：表示一个线程已经到达屏障点，等待其他线程，如果所有线程都到达屏障点，则计数器重置，并且所有线程都继续执行；
• int await(long timeout, TimeUnit unit)：表示一个线程已经到达屏障点，等待其他线程，如果所有线程都到达屏障点，则计数器重置，并且所有线程都继续执行；如果超时则抛出 TimeoutException 异常。

以下是一个使用 CyclicBarrier 进行线程同步的示例代码：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
    private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Task 1 is running");
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Task 1 is completed");
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Task 2 is running");
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Task 2 is completed");
        });

        Thread t3 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Task 3 is running");
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Task 3 is completed");
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        Thread.sleep(1000);

        System.out.println("All tasks are started");

        t1.join();
        t2.join();
        t3.join();

        System.out.println("All tasks are completed");
    }
}

可重用表现在哪？

CyclicBarrier 是可重用的，表现在以下两个方面：

1. 计数器重置：当所有线程都到达屏障点后，计数器会被重置为初始值，即 CyclicBarrier 对象创建时传入的值，这样 CyclicBarrier 可以被用于多个屏障同步。在上述示例代码中，barrier 变量在初始化时传入的是 3，表示需要等待 3 个线程到达屏障点，如果需要再次使用该 CyclicBarrier 对象进行同步，只需调用 barrier.reset() 方法将计数器重置为 3 即可。
2. 异常处理：如果一个线程在等待其他线程时被中断或超时，则 CyclicBarrier 会抛出 BrokenBarrierException 或 TimeoutException 异常，这样可以对异常进行处理后继续使用 CyclicBarrier 进行同步。在上述示例代码中，await() 方法可能会抛出 BrokenBarrierException 异常，因此在调用 await() 方法时需要进行异常处理。

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别是什么？

之前我们介绍了 CountDownLatch，似乎他们两个的作用是相同的,其实不然。

功能不同

CountDownLatch 被作用于线程等待其他线程完成，然后被阻塞的线程才继续执行，而 CyclicBarrier 通常用于将多个线程的执行阶段进行同步，以便它们可以在栅栏位置进行等待，直到所有线程都达到栅栏位置，然后所有线程可以同时执行后续操作。

重用能力不同

CyclicBarrier 可以被重用。一旦所有线程都到达栅栏位置并且栅栏被打破，它会自动重置，可以再次使用。

CountDownLatch 不能被重用。一旦计数器达到零并且门闩被打开，它不能再次使用。