CyclicBarrier（循环屏障）的使用

一、介绍

CyclicBarrier也叫同步屏障，在JDK1.5被引入的一个同步辅助类，在API中是这么介绍的：

允许一组线程全部等待彼此达到共同屏障点的同步辅助。 循环阻塞在涉及固定大小的线程方的程序中很有用，这
些线程必须偶尔等待彼此。 屏障被称为循环，因为它可以在等待的线程被释放之后重新使用。

CyclicBarrier好比一扇门，默认情况下关闭状态，堵住了线程执行的道路，直到所有线程都就位，门才打开，让所有线程一起通过。

二、实现分析

通过上图我们可以看到 CyclicBarrier的内部是使用重入锁ReentrantLock和Condition。它有两个构造方法：
 • CyclicBarrier(int parties) ：它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，但它不会在启动屏障时执行预定义的操作。parties表示拦截线程的数量。
 • CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) ：创建一个新的 CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动屏障时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入屏障的线程执行。

构造方法如下：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
  if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
  this.parties = parties;
  this.count = parties;
  this.barrierCommand = barrierAction;
}
public CyclicBarrier(int parties) {
  this(parties, null);
}

在CyclicBarrier中最重要的方法莫过于await()方法，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier已经到达屏障位置，线程被阻塞。源码如下：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
  try {
    return dowait(false, 0L);
 } catch (TimeoutException toe) {
    throw new Error(toe); // cannot happen
 }
}

await()方法的逻辑：如果该线程不是到达的最后一个线程，则他会一直处于等待状态，除非发生以下情况：

1. 最后一个线程到达，即index == 0
2 . 超出了指定时间（超时等待）
3. 其他的某个线程中断当前线程
4. 其他的某个线程中断另一个等待的线程
5. 其他的某个线程在等待屏障超时
6. 其他的某个线程在此屏障调用reset()方法。reset()方法用于将屏障重置为初始状态。

三、案例

田径比赛，所有运动员准备好了之后，大家一起跑，代码如下

public class Demo1CyclicBarrier {
    public static void main(String[] args) {
        // 拦截线程的数量为5
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
        List<Thread> threadList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread t = new Thread(new Athlete(cyclicBarrier, "运动员" + i));
            threadList.add(t);
        }
        for (Thread t : threadList) { // 通过遍历逐一启动线程
            t.start();
        }
    }
    static class Athlete implements Runnable {
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        private String name;
        public Athlete(CyclicBarrier cyclicBarrier, String name) {
                this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
                this.name = name;
        }
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(name + "就位");
            try {
                // 每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier已经到达屏障位置，线程被阻塞
                // 如果该线程不是到达的最后一个线程，则他会一直处于等待状态
                cyclicBarrier.await();
                System.out.println(name + "跑到终点。");
            } catch (Exception e) {
            }
        }
    }
}

结果如下：

运动员0就位
运动员1就位
运动员2就位
运动员3就位
运动员4就位
运动员4跑到终点。
运动员3跑到终点。
运动员2跑到终点。
运动员1跑到终点。
运动员0跑到终点。

即运动员全部就位之后才会开始跑步。