CyclicBarrier顾名思义就是可循环使用的屏障。它主要实现的功能是让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会放行，所有被屏障拦截的线程才可以继续运行。
CyclicBarrier结构
CyclicBarrier结构如下：
CyclicBarrier结构
通过上图我们可以看到，CyclicBarrier是通过ReentrantLock和Condition来实现的。它有两个构造方法，其源码如下：
public CyclicBarrier(int parties) {
this(parties, null);
}
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
//拦截线程数量
this.parties = parties;
this.count = parties;
//屏障放开前，执行的操作
this.barrierCommand = barrierAction;
}
CyclicBarrier没有无参构造函数，它最少需要传递一个int变量来初始化拦截线程数量的个数。barrierAction它是一个实现了Runnable接口的参数，该参数不是必须的，它的作用是当屏障开发前，执行barrierAction参数中的run方法。
await方法
await方法是CyclicBarrier中的关键方法，每个线程在调用await方法告诉CyclicBarrier该线程已经到达屏障了，然后线程被阻塞，直到最后一个线程到达屏障后，屏障才会放行，线程开始执行。await方法源码如下：
public int await () throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
try {
return dowait(false, 0 L);
} catch (TimeoutException toe) {
throw new Error(toe); // cannot happen
}
}
await实际调用的是dowait方法，该方法的源码如下：
private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
//获取ReentrantLock锁对象
final ReentrantLock lock = this.lock;
//获取锁
lock.lock();
try {
//分代
final Generation g = generation;
//如果当前generation已经被损坏，则抛出BrokenBarrierException异常
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
//当前线程被打断,抛出中断异常
if (Thread.interrupted()) {
//将损坏状态设置为true
//并通知其他等待在次栅栏上的线程
breakBarrier();
throw new InterruptedException();
}
int index = --count;
//如果当前是最后一个线程
if (index == 0) { // tripped
boolean ranAction = false;
try {
final Runnable command = barrierCommand;
//执行栅栏任务
if (command != null)
command.run();
ranAction = true;
//更新下一代，将count重置，generation重置
//唤醒之前等待的线程
nextGeneration();
return 0;
} finally {
if (!ranAction)
breakBarrier();
}
}
// loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
for (;;) {
try {
//如果没有时间限制，则直接进入等待状态，知道被唤醒
if (!timed)
trip.await();
//如果有时间限制，则等待指定时间
else if (nanos > 0 L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
//当前代没有被损坏
if (g == generation && !g.broken) {
//让栅栏失效
breakBarrier();
throw ie;
} else {
// We're about to finish waiting even if we had not
// been interrupted, so this interrupt is deemed to
// "belong" to subsequent execution.
// 上面条件不满足，说明这个线程不是这代的
// 就不会影响当前这代栅栏的执行，所以，就打个中断标记
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
// 当有任何一个线程中断了，就会调用breakBarrier方法
// 就会唤醒其他的线程，其他线程醒来后，也要抛出异常
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
// g != generation表示正常换代了，返回当前线程所在栅栏的下标
// 如果 g == generation，说明还没有换代，那为什么会醒了？
// 因为一个线程可以使用多个栅栏，当别的栅栏唤醒了这个线程，就会走到这里，所以需要判断是否是当前代。
// 正是因为这个原因，才需要generation来保证正确。
if (g != generation)
return index;
// 如果有时间限制，且时间小于等于0，销毁栅栏并抛出异常
if (timed && nanos <= 0 L) {
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
从上面的dowait()方法的源码中我们可以看出，dowait()方法的逻辑处理还是比较简单的，如果当前线程不是最后一个到达栅栏，则阻塞当前线程，除非遇到以下几种情况：
- 最后一个线程到达，即index==0；
- 当前线程被其它线程中断；
- 当前线程超出指定等待时间；
- 其它线程中断另一个等待的线程；
- 其它的线程等待在栅栏处超时；
- 其它线程调用了cyclicBarrier的reset()方法。reset()方法将cyclicBarrier重置为初始化状态。
Generation对象
在上面dowait()方法里面，我们可以看到其方法的实现是借助了Generation对象的，那么Generation是什么呢？，他究竟起到了什么作用了？下面我们就来看看Generation。
Generation在CyclicBarrier源码中给出的定义如下：
barrier每使用一次就代表创建了一个generation的实例。当barrier被tripped或者reset时，对应的generation会发生改变。由于非确定性，锁可能会分配给等待的线程，因此可能会存在许多和使用barrier相关的generation，但是这些线程同一时间只能有一个处于活动状态，其余的要么broken，要么tripped。如果出现了中断，但是没有后续的reset，则不需要一个激活的generation。
上面Generation的定义可能不太好理解，简单的来说就是，同一批线程属于同一代，拥有相同的Generation对象；当有parties 个线程到达barrier后，Generation会被更新换代。Generation是线程是否属于同一代的标识。Generation定义如下：
private static class Generation {
//broken表示当前barrier是否处于中断状态，默认为false
boolean broken = false;
}
当barrier被损坏或者有一个线程被中断时，则通过breakBarrier()方法来终止所有线程。
private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
trip.signalAll();
}
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()进行更新换的操作，在这个步骤中，做了三件事：唤醒所有线程，重置count，generation。
private void nextGeneration() {
trip.signalAll();
count = parties;
generation = new Generation();
}
CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
CountDownLatch的计数器只能使用一次，并且它是一个线程等待N个线程执行完后开始执行，而CyclicBarrier的计数器可以重复使用，且N个线程之间相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。
总结
- CyclicBarrier 的用途是让一组线程互相等待，直到全部到达某个公共屏障点才开始继续工作。
- CyclicBarrier 是可以重复利用的。
- 在等待的线程中只要有一个线程发生中断或者超时，则其它线程就会被唤醒继续并抛出BrokenBarrierException异常。
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