本篇内容介绍了“Java多线程怎么使用同步工具类CyclicBarrier”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！
1 CyclicBarrier方法说明
CyclicBarrier提供的方法有：
CyclicBarrier(parties):初始化相互等待的线程数量的构造方法。CyclicBarrier(parties,Runnable barrierAction):初始化相互等待的线程数量以及屏障线程的构造方法。
屏障线程的运行时机：
等待的线程数量=parties之后，CyclicBarrier打开屏障之前。
举例：在分组计算中，每个线程负责一部分计算，最终这些线程计算结束之后，交由屏障线程进行汇总计算。
int getParties():获取CyclicBarrier打开屏障的线程数量，也成为方数。
int getNumberWaiting():获取正在CyclicBarrier上等待的线程数量。
int await():在CyclicBarrier上进行阻塞等待，直到发生以下情形之一：
在
CyclicBarrier上等待的线程数量达到parties，则所有线程被释放，继续执行。当前线程被中断，则抛出
InterruptedException异常，并停止等待，继续执行。其他等待的线程被中断，则当前线程抛出
BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。其他等待的线程超时，则当前线程抛出
BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。其他线程调用CyclicBarrier.reset()方法，则当前线程抛出
BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。
int await(timeout,TimeUnit):在CyclicBarrier上进行限时的阻塞等待，直到发生以下情形之一：
在
CyclicBarrier上等待的线程数量达到parties，则所有线程被释放，继续执行。当前线程被中断，则抛出
InterruptedException异常，并停止等待，继续执行。当前线程等待超时，则抛出
TimeoutException异常，并停止等待，继续执行。其他等待的线程被中断，则当前线程抛出
BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。其他等待的线程超时，则当前线程抛出
BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。其他线程调用
CyclicBarrier.reset()方法，则当前线程抛出BrokenBarrierException异常，并停止等待，继续执行。
boolean isBroken():获取是否破损标志位broken的值，此值有以下几种情况：
CyclicBarrier初始化时，broken=false，表示屏障未破损。如果正在等待的线程被中断，则
broken=true，表示屏障破损。如果正在等待的线程超时，则
broken=true，表示屏障破损。如果有线程调用
CyclicBarrier.reset()方法，则broken=false，表示屏障回到未破损状态。
void reset():使得CyclicBarrier回归初始状态，直观来看它做了两件事：
如果有正在等待的线程，则会抛出
BrokenBarrierException异常，且这些线程停止等待，继续执行。将是否破损标志位
broken置为false。
2 CyclicBarrier实例
假若有若干个线程都要进行写数据操作，并且只有所有线程都完成写数据操作之后，这些线程才能继续做后面的事情，此时就可以利用CyclicBarrier了：
public static void main(String[] args) { int N = 4; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N); for(int i=0;i<N;i++) new Writer(barrier).start(); } static class Writer extends Thread{ private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier = cyclicBarrier; } @Override public void run() { System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据..."); try { Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }catch(BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."); } }线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
从上面输出结果可以看出，每个写入线程执行完写数据操作之后，就在等待其他线程写入操作完毕。
当所有线程线程写入操作完毕之后，所有线程就继续进行后续的操作了。
如果想在所有线程写入操作完之后，进行额外的其他操作可以为CyclicBarrier提供Runnable参数：
public class CyclicBarrierTest { public static void main(String[] args) { int N = 4; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N,new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName()); } }); for(int i=0;i<N;i++) new Writer(barrier).start(); } static class Writer extends Thread{ private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier = cyclicBarrier; } @Override public void run() { System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据..."); try { Thread.sleep(3000); //以睡眠来模拟写入数据操作 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }catch(BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."); } }}线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
当前线程Thread-2
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
从结果可以看出，当四个线程都到达barrier状态后，会从四个线程中选择一个线程去执行Runnable。
await指定时间的效果：
public class CyclicBarrierTest { public static void main(String[] args) { int N = 4; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N); for (int i = 0; i < N; i++) { if (i < N - 1) new Writer(barrier).start(); else { try { //运行时间远小于2000(cyclicBarrier.await 指定时间) 就不会抛出TimeoutException Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } new Writer(barrier).start(); } } } static class Writer extends Thread { private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier = cyclicBarrier; } @Override public void run() { System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在写入数据..."); try { Thread.sleep(3000); //以睡眠来模拟写入数据操作 System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"); try { cyclicBarrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS); } catch (TimeoutException e) { e.printStackTrace(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."); } }}线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3正在写入数据...
java.util.concurrent.TimeoutException
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(CyclicBarrier.java:257)
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(CyclicBarrier.java:435)
at CyclicBarrierTest$Writer.run(CyclicBarrierTest.java:43)
Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(CyclicBarrier.java:250)
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(CyclicBarrier.java:435)
at CyclicBarrierTest$Writer.run(CyclicBarrierTest.java:43)
Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(CyclicBarrier.java:250)
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(CyclicBarrier.java:435)
at CyclicBarrierTest$Writer.run(CyclicBarrierTest.java:43)
Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(CyclicBarrier.java:207)
at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(CyclicBarrier.java:435)
at CyclicBarrierTest$Writer.run(CyclicBarrierTest.java:43)
Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
上面的代码在main方法的for循环中，故意让最后一个线程启动延迟，因为在前面三个线程都达到barrier之后，等待了指定的时间发现第四个线程还没有达到barrier，就抛出异常并继续执行后面的任务。
另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面这个例子：
public class CyclicBarrierTest { public static void main(String[] args) { int N = 4; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N); for(int i=0;i<N;i++) { new Writer(barrier).start(); } try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("CyclicBarrier重用"); for(int i=0;i<N;i++) { new Writer(barrier).start(); } } static class Writer extends Thread{ private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier = cyclicBarrier; } @Override public void run() { System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据..."); try { Thread.sleep(3000); //以睡眠来模拟写入数据操作 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }catch(BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."); } }}线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
CyclicBarrier重用
线程Thread-4正在写入数据...
线程Thread-5正在写入数据...
线程Thread-6正在写入数据...
线程Thread-7正在写入数据...
线程Thread-5写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-4写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-7写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-6写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
Thread-6所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-5所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-4所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-7所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
从执行结果可以看出，在初次的4个线程越过barrier状态后，又可以用来进行新一轮的使用。而CountDownLatch无法进行重复使用。
3 CyclicBarrier源码解析
先看一下CyclicBarrier中成员变量的组成：
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private final Condition trip = lock.newCondition(); private final int parties;//拦截的线程数量 private final Runnable barrierCommand; //当屏障撤销时，需要执行的屏障操作 //当前的Generation。每当屏障失效或者开闸之后都会自动替换掉。从而实现重置的功能。 private Generation generation = new Generation(); private int count;可以看出，CyclicBarrier是由ReentrantLock和Condition来实现的。具体每个变量都有什么意义，我们在分析源码的时候具体说。
我们主要从CyclicBarrier的构造方法和它的await方法分析说起。
CyclicBarrier构造函数
CyclicBarrier有两个构造函数：
//带Runnable参数的函数 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException(); this.parties = parties;//有几个运动员要参赛 this.count = parties;//目前还需要几个运动员准备好 //你要在所有线程都继续执行下去之前要执行什么操作，可以为空 this.barrierCommand = barrierAction; }//不带Runnable参数的函数 public CyclicBarrier(int parties) { this(parties, null); }其中，第二个构造函数调用的是第一个构造函数，这个 Runnable barrierAction 参数是什么呢？其实在上面的小示例中我们就用到了这个Runnable参数，它就是在所有线程都准备好之后，满足Barrier条件时，并且在所有线程继续执行之前，我们可以执行这个Runnable。但是值得注意的是，这不是新起了一个线程，而是通过最后一个准备好的（也就是最后一个到达Barrier的）线程承担启动的。这一点我们在上面示例中打印的运行结果中也可以看出来：Thread-2线程是最后一个准备好的，就是它执行的这个barrierAction。
这里parties和count不要混淆，parties是表示必须有几个线程要到达Barrier，而count是表示目前还有几个线程未到达Barrier。也就是说，只有当count参数为0时，Barrier条件即满足，所有线程可以继续执行。
count变量是怎么减少到0的呢？是通过Barrier执行的await方法。下面我们就看一下await方法。
await方法
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { try { return dowait(false, 0L); } catch (TimeoutException toe) { throw new Error(toe); // cannot happen }await方法调用的dowait方法：
private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock();//获取ReentrantLock互斥锁 try { final Generation g = generation;//获取generation对象 if (g.broken)//如果generation损坏，抛出异常 throw new BrokenBarrierException(); if (Thread.interrupted()) { //如果当前线程被中断，则调用breakBarrier方法，停止CyclicBarrier，并唤醒所有线程 breakBarrier(); throw new InterruptedException(); } int index = --count;// 看到这里了吧，count减1 //index=0，也就是说，有0个线程未满足CyclicBarrier条件，也就是条件满足， //可以唤醒所有的线程了 if (index == 0) { // tripped boolean ranAction = false; try { //这就是构造器的第二个参数，如果不为空的话，就执行这个Runnable的run方法， //你看，这里是执行的是run方法，也就是说，并没有新起一个另外的线程， //而是最后一个执行await操作的线程执行的这个run方法。 final Runnable command = barrierCommand; if (command != null) command.run(); //同步执行barrierCommand ranAction = true; nextGeneration(); //执行成功设置下一个nextGeneration return 0; } finally { if (!ranAction) . //如果barrierCommand执行失败，进行屏障破坏处理 breakBarrier(); } } //如果当前线程不是最后一个到达的线程 // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out for (;;) { try { if (!timed) trip.await(); //调用Condition的await()方法阻塞 else if (nanos > 0L) nanos = trip.awaitNanos(nanos); //调用Condition的awaitNanos()方法阻塞 } catch (InterruptedException ie) { //如果当前线程被中断，则判断是否有其他线程已经使屏障破坏。若没有则进行屏障破坏处理，并抛出异常；否则再次中断当前线程 if (g == generation && ! g.broken) { breakBarrier();//执行breakBarrier，唤醒所有线程 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. Thread.currentThread().interrupt(); } } if (g.broken)//如果当前generation已经损坏，抛出异常 throw new BrokenBarrierException(); if (g != generation)//如果generation已经更新换代，则返回index return index; //如果是参数是超时等待，并且已经超时，则执行breakBarrier()方法 //唤醒所有等待线程。 if (timed && nanos <= 0L) { breakBarrier(); throw new TimeoutException(); } } } finally { lock.unlock(); } }简单来说，如果不发生异常，线程不被中断，那么dowait方法会调用Condition的await方法（具体Condition的原理请看前面的文章），直到所有线程都准备好，即都执行了dowait方法，（做count的减操作，直到count=0），即CyclicBarrier条件已满足，就会执行唤醒线程操作，也就是上面的nextGeneration（）方法。可能大家会有疑惑，这个Generation是什么东西呢？其实这个Generation定义的很简单，就一个布尔值的成员变量：
private Generation generation = new Generation();private static class Generation { boolean broken = false;}Generation 可以理解成“代”，我们要知道，CyclicBarrier是可以重复使用的，CyclicBarrier中的同一批线程属于同一“代”，当所有线程都满足了CyclicBarrier条件，执行唤醒操作nextGeneration（）方法时，会新new 出一个Generation，代表一下“代”。
nextGeneration的源码
private void nextGeneration() { // signal completion of last generation trip.signalAll();//调用Condition的signalAll方法，唤醒所有await的线程 // set up next generation count = parties;//重置count值 //生成新的Generation，表示上一代的所有线程已经唤醒，进行更新换代 generation = new Generation(); }breakBarrier源码
再来看一下breakBarrier的代码，breakBarrier方法是在当前线程被中断时执行的，用来唤醒所有的等待线程：
private void breakBarrier() { generation.broken = true;//表示当代因为线程被中断，已经发成损坏了 count = parties;//重置count值 trip.signalAll();//调用Condition的signalAll方法，唤醒所有await的线程 }isBroken方法
public boolean isBroken() { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { return generation.broken; } finally { lock.unlock(); } }判断此屏障是否处于中断状态。如果因为构造或最后一次重置而导致中断或超时，从而使一个或多个参与者摆脱此屏障点，或者因为异常而导致某个屏障操作失败，则返回true；否则返回false。
reset方法
//将屏障重置为其初始状态。 public void reset() { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { //唤醒所有等待的线程继续执行，并设置屏障中断状态为true breakBarrier(); // break the current generation //唤醒所有等待的线程继续执行，并设置屏障中断状态为false nextGeneration(); // start a new generation } finally { lock.unlock(); } }getNumberWaiting方法
//返回当前在屏障处等待的参与者数目，此方法主要用于调试和断言。 public int getNumberWaiting() { final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { return parties - count; } finally { lock.unlock(); } }“Java多线程怎么使用同步工具类CyclicBarrier”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注编程网网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！
