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CyclicBarrier是java.util.concurrent包下面的一个工具类，字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier），通过它可以实现让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。
这篇文章将介绍CyclicBarrier这个同步工具类的以下几点
- 通过案例分析
- 两种不同构造函数测试
- CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
- await方法及源码分析。
需求
继上一篇CountDownLatch模拟游戏加载后，现在用户点击开始按钮后，需要匹配包括自己在内的五个玩家才能开始游戏，匹配玩家成功后进入到选择角色阶段。当5位玩家角色都选择完毕后，开始进入游戏。进入游戏时需要加载相关的数据，待全部玩家都加载完毕后正式开始游戏。
解决方案
从需求中可以知道，想要开始游戏需要经过三个阶段，分别是
- 匹配玩家
- 选择角色
- 加载数据
在这三个阶段中，都需要互相等待对方完成才能继续进入下个阶段。
这时可以采用CyclicBarrier来作为各个阶段的节点，等待其他玩家到达，在进入下个阶段。
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定义继承Runnable的类
这里名称就叫做StartGame，包含两个属性
private String player;
private CyclicBarrier barrier;
通过构造函数初始化两个属性
public StartGame(String player, CyclicBarrier barrier) {
this.player = player;
this.barrier = barrier;
}
run方法如下
public void run() {
try {
System.out.println(this.getPlayer()+" 开始匹配玩家...");
findOtherPlayer();
barrier.await();
System.out.println(this.getPlayer()+" 进行选择角色...");
choiceRole();
System.out.println(this.getPlayer()+" 角色选择完毕等待其他玩家...");
barrier.await();
System.out.println(this.getPlayer()+" 开始游戏,进行游戏加载...");
loading();
System.out.println(this.getPlayer()+" 游戏加载完毕等待其他玩家加载完成...");
barrier.await();
start();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
其他的方法findOtherPlayer()、choiceRole()等待使用
Thread.sleep()
来模拟花费时间
编写测试代码
CyclicBarrier有两个构造函数,如下
public CyclicBarrier(int parties) {}
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
先来看看一个参数的构造函数
CyclicBarrier(int parties)
public static void main(String[] args) throws IOException {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
Thread player1 = new Thread(new StartGame("1",barrier));
Thread player2 = new Thread(new StartGame("2",barrier));
Thread player3 = new Thread(new StartGame("3",barrier));
Thread player4 = new Thread(new StartGame("4",barrier));
Thread player5 = new Thread(new StartGame("5",barrier));
player1.start();
player2.start();
player3.start();
player4.start();
player5.start();
System.in.read();
}
测试结果如下
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CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
替换为
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
try {
System.out.println("阶段完成，等待2秒...");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("进入下个阶段...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
再来看看效果
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可以看到在到达某个节点时，会执行实例化CyclicBarrier时传入的Runnable对象。而且每一次到达都会执行一次。
CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
| CountDownLatch |
CyclicBarrier |
| 计数为0时，无法重置 |
计数达到0时，计数置为传入的值重新开始 |
| 调用countDown()方法计数减一，调用await()方法只进行阻塞，对计数没任何影响 |
调用await()方法计数减一，若减一后的值不等于0，则线程阻塞 |
| 不可重复使用 |
可重复使用 |
await方法
public int await(){}
public int await(long timeout, TimeUnit unit){}
无参的await方法这里就不做介绍了，主要介绍下有参的await方法。
有参的await方法传入两个参数，一个是时间、另一个是时间单位
当调用有参的await方法时会出现下方两个异常
java.util.concurrent.TimeoutException
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
TimeoutException异常是指调用await方法后等待时间超过传入的时间，此时会将CyclicBarrier的状态变成broken，其他调用await方法将会抛出BrokenBarrierException异常，这时的CyclicBarrier将变得不可用，需要调用reset()方法重置CyclicBarrier的状态。
为什么这么说？
源码分析一波就可以看出来了
不管是有参还是无参的await方法都是调用CyclicBarrier的dowait(boolean timed, long nanos)方法，这个方法代码太长了，截取部分贴出来
private int dowait(boolean timed, long nanos){
//加锁、try catch代码
final Generation g = generation;
//判断栅栏的状态
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
//...省略
int index = --count;
//(index == 0) 时的代码，省略
for (;;) {
try {
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {}
//判断栅栏的状态
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException();
if (g != generation)
return index;
//判断是否是定时的，且已经超时了
if (timed && nanos <= 0L) {
//打破栅栏的状态
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
//解锁
}
在代码的尾部进行判断当前等待是否已经超时，如果是会调用breakBarrier()方法，且抛出TimeoutException异常，下面是breakBarrier()的代码
private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
trip.signalAll();
}
代码中将broken状态置为true，表示当前栅栏移除损坏状态，且重置栅栏数量，然后唤醒其他等待的线程。此时被唤醒的线程或者其他线程进入dowait方法时，都会抛出BrokenBarrierException异常
案例源代码地址：https://github.com/rainbowda/learnWay/tree/master/learnConcurrency/src/main/java/com/learnConcurrency/utils/cyclicBarrier
觉得不错的点个Star，谢谢
