同步屏障CyclicBarrier的理解和使用

一、同步屏障简介

同步屏障CyclicBarrie的作用顾名思义，就是为所有线程设置一个屏障，等大家都同步后，再一起往下执行。比如我们有3个线程A、B、C，都启动后，势必有执行快慢的区别，我们为每个线程设置一个同步点，称为同步屏障。每个线程达到自己的这个同步点之后就进入等待状态，等待最后一个线程也达到同步点之后，大家再从同步点开始往后执行。

二、同步屏障的使用

    public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException {
        // 设置屏障拦截的线程数量为2
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.info("子线程开始执行...");
                try {
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.info("子线程执行结束");
            }
        });

        thread.start();

        log.info("主线程开始执行...");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        cyclicBarrier.await();
        log.info("主线程执行结束");
    }
}

执行结果为：

22:35:29.751 [main] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 主线程开始执行...
22:35:29.751 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 子线程开始执行...
22:35:32.765 [main] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 主线程执行结束
22:35:32.765 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 子线程执行结束

如果上述设置的拦截线程数量为3，那么主线程和子线程达到各自的同步点的时候，都不能再继续往下执行，而是一直再等待着。

还有一种用法，允许子线程在达到自己的同步点的时候，优先去执行另外一个任务，等到这个任务处理完成，子线程和主线程再同步往下执行。

public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2, new MyThread());

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.info("子线程开始执行...");
                try {
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                log.info("子线程执行结束");
            }
        });

        thread.start();

        log.info("主线程开始执行...");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        cyclicBarrier.await();
        log.info("主线程执行结束");
    }

    static class MyThread implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            log.info("myThread运行开始...");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.info("myThread运行结束");
        }
    }

输出结果如下：

02:16:16.289 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 子线程开始执行...
02:16:16.295 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - myThread运行开始...
02:16:21.296 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - myThread运行结束
02:16:21.296 [Thread-0] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 子线程执行结束
02:16:21.297 [main] INFO com.example.concurrent.CyclicBarrierTest - 主线程执行结束

这里的MyThread主要是用来对子线程到达同步点时的运算结果做一些额外的处理工作。

三、CyclicBarrier和CountDownLatch的比较

• 使用场景不同，CountDownLatch是主线程等待子线程全部countDown之后才可以继续工作，但是不会阻碍子线程的运行；CyclicBarrier是所有线程都到达自己的同步点之后，再一起从各自的同步点往后执行，在这之前，只要有一个线程没有达到同步点，大家都必须等着；
• CountDownLatch是通过减法计数来实现的，每个计数只能使用一次，不能重复使用；而CyclicBarrier的计数是可以通过reset来重置的，如此可以重复使用，从而能处理更加复杂的业务场景，比如某个线程计算出现错误，可以重置计数，再执行一遍。