Java並發編程系列之二十二：CyclicBarrier__並發編程

CyclicBarrier意為可迴圈使用的（Cyclic）屏障（Barrier），屬於jdk 5新增加的並發工具，需要匯入java.util.concurrent.CylicBarrier才能使用。CyclicBarrier適用於這樣的情境：多線程並發執行，已經執行完的線程需要阻塞等待其他線程執行完畢，最後執行主線程的工作。聽起來非常類似CountDownLatch，CyclicBarrier與CountDownLatch的區別主要在於CyclicBarrier是可迴圈利用的，而CountDownLatch只能使用一次。

下面使用CyclicBarrier實現上一篇文章讀取檔案的例子，從而示範CyclicBarrier的基本用法：

package com.rhwayfun.concurrency.r0406;import java.text.DateFormat;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;/** * Created by rhwayfun on 16-4-6. */public class CyclicBarrierDemo {    //參數3表示的是屏障攔截的線程數    static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);    //日期格式器    static final DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException {        //第一個讀取的線程        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {            public void run() {                long start = System.currentTimeMillis();                for (;;){                    if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 10){                        break;                    }                }                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));                try {                    //調用await方法告訴CyclicBarrier我已經到達了屏障                    cyclicBarrier.await();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (BrokenBarrierException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        },"Thread-1");        //第二個線程開始讀取        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {            public void run() {                long start = System.currentTimeMillis();                for (;;){                    if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 5){                        break;                    }                }                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));                try {                    //表示當前線程已經到達了屏障                    cyclicBarrier.await();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (BrokenBarrierException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }, "Thread-2");        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start task at " + format.format(new Date()));        thread1.start();        thread2.start();        //主線程調用await方法表示主線程已經到達了屏障        cyclicBarrier.await();        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ended task at " + format.format(new Date()));    }}

運行結果如下：

可以發現與之前使用CountDownLatch的結果是一樣的，唯一一點區別是CyclicBarrier的參數的意義不同，之前代碼的參數是2，現在是3，因為除了兩個子線程還包括主線程，而參數的本義就是屏障攔截的線程數，所以改成3也就情理之中了。另外，如果把3改成4，那麼當前兩個子線程和主線程都通知CyclicBarrier到達屏障後，由於沒有第四個線程到達屏障，所以這三個線程都將阻塞等待，永遠不會停止。

除此之外，CyclicBarrier還提供了進階的功能：CyclicBarrier(int parties, Runnable action)。用於線上程到達屏障後優先執行action。這個建構函式適用於處理更為複雜的業務情境。

現在為了示範這個功能，將之前的需求進行一點修改：需要並發統計每個檔案的字元數，所有線程統計完畢後由另外的線程得到總字元數。

示範代碼如下：

package com.rhwayfun.concurrency.r0406;import java.text.DateFormat;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;import java.util.Map;import java.util.Random;import java.util.concurrent.*;/** * Created by rhwayfun on 16-4-6. */public class CyclicBarrierDemo2 implements Runnable{    /**     * 建立4個屏障     * 表示4個線程並發統計檔案的字元數     * this:表示4個屏障用完後執行當前線程     */    private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4,this);    /**     * 日期格式器     */    private DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    /**     * 適用線程池執行線程     */    private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);    /**     * 儲存每個線程執行的結果     */    private Map<String,Integer> result = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();    /**     * 隨機數產生器     */    private Random random = new Random();    /**     * 統計方法     */    private void count(){        for (int i = 0; i < 4; i++){            executor.execute(new Runnable() {                public void run() {                    //計算當前檔案的字元數                    result.put(Thread.currentThread().getName(),random.nextInt(5));                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finish task at "+ format.format(new Date()));                    //計算完成插入屏障                    try {                        cyclicBarrier.await();                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    } catch (BrokenBarrierException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            });        }    }    public void run() {        int res = 0;        //匯總每個線程的執行結果        for (Map.Entry<String,Integer> entry : result.entrySet()){            res += entry.getValue();        }        //將結果儲存到map中        result.put("result",res);        System.out.println("final result:" + res);    }    public static void main(String[] args){        CyclicBarrierDemo2 c = new CyclicBarrierDemo2();        c.count();    }}

運行結果如下：

之前提到CyclicBarrier的屏障可以多次使用，比如在處理複雜業務情境的時候，可以讓線程重新運行一遍。除此之外，CyclicBarrier還提供了其他的方法。比如getNumberWaiting可以獲得當前阻塞的線程數。isBroken用來瞭解阻塞的線程釋放被中斷。