详细介绍Java中的CyclicBarrier


Posted in Java/Android onApril 13, 2022

CyclicBarrier简介

对于CountDownLatch,其他线程为游戏玩家,比如英雄联盟,主线程为控制游戏开始的线程。在所有的玩家都准备好之前,主线程是处于等待状态的,也就是游戏不能开始。当所有的玩家准备好之后,下一步的动作实施者为主线程,即开始游戏。

对于CyclicBarrier,假设有一家公司要全体员工进行团建活动,活动内容为翻越三个障碍物,每一个人翻越障碍物所用的时间是不一样的。但是公司要求所有人在翻越当前障碍物之后再开始翻越下一个障碍物,也就是所有人翻越第一个障碍物之后,才开始翻越第二个,以此类推。类比地,每一个员工都是一个“其他线程”。当所有人都翻越的所有的障碍物之后,程序才结束。而主线程可能早就结束了,这里我们不用管主线程。

CyclicBarrier源码分析

类的继承关系

CyclicBarrier没有显示继承哪个父类或者实现哪个父接口, 所有AQS和重入锁不是通过继承实现的,而是通过组合实现的。

public class CyclicBarrier {}
```  

### 类的内部类

CyclicBarrier类存在一个内部类Generation,每一次使用的CycBarrier可以当成Generation的实例,其源代码如下

```java
private static class Generation {
boolean broken = false;
}

说明: Generation类有一个属性broken,用来表示当前屏障是否被损坏。

​类的属性

public class CyclicBarrier {

/** The lock for guarding barrier entry */
// 可重入锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** Condition to wait on until tripped */
// 条件队列
private final Condition trip = lock.newCondition();
/** The number of parties */
// 参与的线程数量
private final int parties;
/* The command to run when tripped */
// 由最后一个进入 barrier 的线程执行的操作
private final Runnable barrierCommand;
/** The current generation */
// 当前代
private Generation generation = new Generation();
// 正在等待进入屏障的线程数量
private int count;
}

说明: 该属性有一个为ReentrantLock对象,有一个为Condition对象,而Condition对象又是基于AQS的,所以,归根到底,底层还是由AQS提供支持。

类的构造函数

CyclicBarrier(int, Runnable)型构造函数

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
// 参与的线程数量小于等于0,抛出异常
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
// 设置parties
this.parties = parties;
// 设置count
this.count = parties;
// 设置barrierCommand
this.barrierCommand = barrierAction;
}

说明: 该构造函数可以指定关联该CyclicBarrier的线程数量,并且可以指定在所有线程都进入屏障后的执行动作,该执行动作由最后一个进行屏障的线程执行。

CyclicBarrier(int)型构造函数

public CyclicBarrier(int parties) {
// 调用含有两个参数的构造函数
this(parties, null);
}

说明: 该构造函数仅仅执行了关联该CyclicBarrier的线程数量,没有设置执行动作。

核心函数 - dowait函数

此函数为CyclicBarrier类的核心函数,CyclicBarrier类对外提供的await函数在底层都是调用该了doawait函数,

其源代码如下:

private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
// 保存当前锁
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 锁定
lock.lock();
try {
// 保存当前代
final Generation g = generation;

if (g.broken) // 屏障被破坏,抛出异常
throw new BrokenBarrierException();

if (Thread.interrupted()) { // 线程被中断
// 损坏当前屏障,并且唤醒所有的线程,只有拥有锁的时候才会调用
breakBarrier();
// 抛出异常
throw new InterruptedException();
}

// 减少正在等待进入屏障的线程数量
int index = --count;
if (index == 0) { // 正在等待进入屏障的线程数量为0,所有线程都已经进入
// 运行的动作标识
boolean ranAction = false;
try {
// 保存运行动作
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null) // 动作不为空
// 运行
command.run();
// 设置ranAction状态
ranAction = true;
// 进入下一代
nextGeneration();
return 0;
} finally {
if (!ranAction) // 没有运行的动作
// 损坏当前屏障
breakBarrier();
}
}

// loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
// 无限循环
for (;;) {
try {
if (!timed) // 没有设置等待时间
// 等待
trip.await();
else if (nanos > 0L) // 设置了等待时间,并且等待时间大于0
// 等待指定时长
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
if (g == generation && ! g.broken) { // 等于当前代并且屏障没有被损坏
// 损坏当前屏障
breakBarrier();
// 抛出异常
throw ie;
} else { // 不等于当前带后者是屏障被损坏
// We're about to finish waiting even if we had not
// been interrupted, so this interrupt is deemed to
// "belong" to subsequent execution.
// 中断当前线程
Thread.currentThread().interrupt();
}
}

if (g.broken) // 屏障被损坏,抛出异常
throw new BrokenBarrierException();

if (g != generation) // 不等于当前代
// 返回索引
return index;

if (timed && nanos <= 0L) { // 设置了等待时间,并且等待时间小于0
// 损坏屏障
breakBarrier();
// 抛出异常
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}

核心函数 - nextGeneration函数

此函数在所有线程进入屏障后会被调用,即生成下一个版本,所有线程又可以重新进入到屏障中,

其源代码如下:

private void nextGeneration() {
// signal completion of last generation
// 唤醒所有线程
trip.signalAll();
// set up next generation
// 恢复正在等待进入屏障的线程数量
count = parties;
// 新生一代
generation = new Generation();
}

在此函数中会调用AQS的signalAll方法,即唤醒所有等待线程。如果所有的线程都在等待此条件,则唤醒所有线程。

其源代码如:

public final void signalAll() {
if (!isHeldExclusively()) // 不被当前线程独占,抛出异常
throw new IllegalMonitorStateException();
// 保存condition队列头节点
Node first = firstWaiter;
if (first != null) // 头节点不为空
// 唤醒所有等待线程
doSignalAll(first);
}

到此这篇关于Java中的 CyclicBarrier详解的文章就介绍到这了!

Java/Android 相关文章推荐
图解排序算法之希尔排序Java实现
Jun 26 Java/Android
详解Spring事件发布与监听机制
Jun 30 Java/Android
Mybatis-plus在项目中的简单应用
Jul 01 Java/Android
Java中的随机数Random
Mar 17 Java/Android
Java详细解析==和equals的区别
Apr 07 Java/Android
Java 垃圾回收超详细讲解记忆集和卡表
Apr 08 Java/Android
Spring Data JPA框架自定义Repository接口
Apr 28 Java/Android
springcloud整合seata
May 20 Java/Android
Spring Boot项目如何优雅实现Excel导入与导出功能
Jun 10 Java/Android
Spring JPA 增加字段执行异常问题及解决
Jun 10 Java/Android
java实现web实时消息推送的七种方案
Jul 23 Java/Android
Java中的Kafka为什么性能这么快及4大核心详析
Sep 23 Java/Android
Java8 Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式
Apr 13 #Java/Android
Java的Object类的九种方法
Apr 13 #Java/Android
Java 使用类型为Object的变量指向任意类型的对象
Apr 13 #Java/Android
java中为什么说子类的构造方法默认访问的是父类的无参构造方法
Apr 13 #Java/Android
Spring Cloud Netflix 套件中的负载均衡组件 Ribbon
Apr 13 #Java/Android
Android开发之WECHAT微信小程序路由跳转的两种形式
Apr 12 #Java/Android
JavaWeb Servlet开发注册页面实例
You might like
德生PL330的评价与改造
2021/03/02 无线电
php初始化对象和析构函数的简单实例
2014/03/11 PHP
php实现图片等比例缩放代码
2015/07/23 PHP
PHP实现QQ空间自动回复说说的方法
2015/12/02 PHP
PHP递归实现汉诺塔问题的方法示例
2017/11/25 PHP
Javascript document.referrer判断访客来源网址
2020/05/15 Javascript
javascript实现base64 md5 sha1 密码加密
2015/09/09 Javascript
Javascript之Math对象详解
2016/06/07 Javascript
javascript将list转换成树状结构的实例
2017/09/08 Javascript
import与export在node.js中的使用详解
2017/09/28 Javascript
vue服务端渲染缓存应用详解
2018/09/12 Javascript
解决angularjs WdatePicker ng-model的问题
2018/09/13 Javascript
Angular ElementRef简介及其使用
2018/10/01 Javascript
原生JS实现的自动轮播图功能详解
2018/12/28 Javascript
浅谈express.js框架中间件(middleware)
2019/04/07 Javascript
jquery实现掷骰子小游戏
2019/10/24 jQuery
基于vue的tab-list类目切换商品列表组件的示例代码
2020/02/14 Javascript
Python中的choice()方法使用详解
2015/05/15 Python
python实现的正则表达式功能入门教程【经典】
2017/06/05 Python
python使用fork实现守护进程的方法
2017/11/16 Python
python解决pandas处理缺失值为空字符串的问题
2018/04/08 Python
Python使用numpy模块创建数组操作示例
2018/06/20 Python
Python实现钉钉发送报警消息的方法
2019/02/20 Python
在Django的View中使用asyncio的方法
2019/07/12 Python
Python小程序之在图片上加入数字的代码
2019/11/26 Python
6行Python代码实现进度条效果(Progress、tqdm、alive-progress​​​​​​​和PySimpleGUI库)
2020/01/06 Python
python3中sys.argv的实例用法
2020/04/24 Python
详解Python 循环嵌套
2020/07/09 Python
什么是makefile? 如何编写makefile?
2013/01/02 面试题
施工人员岗位职责
2013/12/12 职场文书
酒店前厅员工辞职信
2014/01/08 职场文书
幼儿园中班个人总结
2015/02/28 职场文书
地道战观后感
2015/06/04 职场文书
初中生物教学反思
2016/02/20 职场文书
Mysql中一千万条数据怎么快速查询
2021/12/06 MySQL
面试官问我Mysql的存储引擎了解多少
2022/08/05 MySQL