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# 怎么使用CyclicBarrier
## 一、什么是CyclicBarrier
`CyclicBarrier`是Java并发包(`java.util.concurrent`)中提供的一个同步辅助类,它允许一组线程互相等待,直到所有线程都到达某个公共屏障点(barrier point)后再继续执行。与`CountDownLatch`类似但更强大,其名称中的"Cyclic"表示它可以被重复使用。
### 核心特点
- **多线程协同**:让多个线程在屏障处等待,直到所有线程到达后才统一释放
- **可重复使用**:通过`reset()`方法重置计数器
- **可选回调**:当所有线程到达屏障时可触发一个Runnable任务
## 二、CyclicBarrier的基本用法
### 1. 构造方法
```java
// 指定参与线程数和屏障触发时的回调
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
// 仅指定参与线程数
CyclicBarrier(int parties)
方法 | 说明 |
---|---|
await() |
线程到达屏障点并等待 |
await(long timeout, TimeUnit unit) |
带超时的等待 |
getParties() |
获取需要的线程数 |
getNumberWaiting() |
获取当前等待的线程数 |
isBroken() |
检查屏障是否被破坏 |
reset() |
重置屏障 |
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
final int THREAD_COUNT = 3;
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT, () -> {
System.out.println("所有线程已到达屏障");
});
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行");
Thread.sleep((long)(Math.random() * 3000));
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达屏障");
barrier.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
// 模拟多阶段数据处理
class MultiPhaseTask {
static final int PHASES = 3;
static final int WORKERS = 4;
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(WORKERS,
() -> System.out.println("---阶段完成---"));
for (int i = 0; i < WORKERS; i++) {
new Thread(() -> {
for (int phase = 1; phase <= PHASES; phase++) {
doWork(phase);
try {
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
static void doWork(int phase) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " 正在执行阶段" + phase);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
class ParallelCalculation {
static final int SEGMENTS = 5;
static int[] partialResults = new int[SEGMENTS];
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(SEGMENTS, () -> {
int total = 0;
for (int num : partialResults) {
total += num;
}
System.out.println("最终计算结果: " + total);
});
for (int i = 0; i < SEGMENTS; i++) {
final int segment = i;
new Thread(() -> {
partialResults[segment] = computeSegment(segment);
try {
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
static int computeSegment(int segment) {
// 模拟计算
return segment * 10;
}
}
当等待线程被中断时:
- 所有等待线程会收到BrokenBarrierException
- 屏障进入”broken”状态
try {
barrier.await();
} catch (BrokenBarrierException e) {
System.out.println("屏障被破坏");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("线程被中断");
}
try {
barrier.await(2, TimeUnit.SECONDS);
} catch (TimeoutException e) {
System.out.println("等待超时");
barrier.reset(); // 需要手动重置
}
特性 | CyclicBarrier | CountDownLatch |
---|---|---|
重用性 | 可重复使用 | 一次性 |
计数器 | 递增到指定值 | 递减到0 |
等待机制 | 线程互相等待 | 线程等待事件 |
自动重置 | 是 | 否 |
回调功能 | 支持 | 不支持 |
Q1: 为什么我的线程在await()后没有继续执行? A: 可能原因: - 参与的线程数不足构造时指定的parties数 - 某个线程抛出了异常未处理 - 屏障被reset()但未重新开始
Q2: 如何调试CyclicBarrier问题? A: 可以使用以下方法检查状态:
System.out.println("等待线程数: " + barrier.getNumberWaiting());
System.out.println("屏障是否损坏: " + barrier.isBroken());
Q3: CyclicBarrier适用于什么场景? A: 典型场景包括: - 多线程数据分片处理 - 并行计算结果汇总 - 多阶段任务协同 - 模拟压力测试
CyclicBarrier是Java并发编程中强大的同步工具,特别适合需要多线程分阶段协同的场景。正确使用它可以简化复杂的线程协调逻辑,但需要注意异常处理和资源管理。结合具体业务需求,合理选择同步工具,才能构建出高效可靠的并发程序。 “`
注:本文实际约1600字,包含了CyclicBarrier的核心概念、基础用法、高级示例、异常处理、对比分析和实践建议,采用Markdown格式编写,可直接用于技术文档或博客发布。
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