Java 同步和协作工具类（四）：循环栅栏 CyclicBarrier

1. 怎样理解循环栅栏 CyclicBarrier

• 相当于是一个栅栏，所有线程在到达该栅栏后都需要等待其他线程，等所有线程都到达后再一起通过
• 它是循环的，可以用作重复的同步

2. 循环栅栏 CyclicBarrier 的使用场景

• 循环栅栏 CyclicBarrier 特别适用于并行迭代计算
• 每个线程负责一部分计算，然后在栅栏处等待其他线程完成，所有线程到齐后，交换数据和计算结果，再进行下一次迭代

3. 异常 BrokenBarrierException 的含义是

• 循环栅栏 CyclicBarrier 的 await() 方法可能会抛出 BrokenBarrierException 异常
• 这个异常的意思是：在 CyclicBarrier 中，参与的线程是互相影响的，只要其中一个线程在调用 await() 时被中断了，或者超时了，栅栏就会被破坏
• 如果栅栏动作抛出了异常，栅栏也会被破坏
• 栅栏被破坏后，所有在调用 await() 的线程就会退出，抛出 BrokenBarrierException

4. 写一个 CyclicBarrier 应用 Demo

//多个游客分别在集合点 A 和 B 同步
public class CyclicBarrierDemo {

    static class Tourist extends Thread {
        CyclicBarrier barrier;
        
        public Tourist(CyclicBarrier barrier) {
            this.barrier = barrier;
        }
        
        @Override
        public void run() {
            try {
                //模拟先各自独立运行
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));
                //集合点 A
                barrier.await();
                System.out.println(this.getName() + " arrived A " + System.currentTimeMillis());
                //集合后模拟再各自独立运行
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));
                //集合点 B
                barrier.await();
                System.out.println(this.getName() + " arrived B " + System.currentTimeMillis());
            } catch(InterruptedException e) {
            } catch(BrokenBarrierException e) {
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int num = 3;
        Tourist[] threads = new Tourist[num];
        
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(num, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("all arrived " + System.currentTimeMillis() + " executed by " + Thread.currentThread().getName());
            }
        });
        
        for(int i=0; i<num; i++) {
            threads[i] = new Tourist(barrier);
            threads[i].start();
        }
    }
}

5. 循环栅栏 CyclicBarrier 和 倒计时门栓 CountDownLatch 的区别

• 倒计时门栓 CountDownLatch 的参与线程是有不同角色的，有的负责倒计时，有的在等待倒计时变为 0，负责倒计时和等待倒计时的线程都可以有多个，用于不同角色线程间的同步
• 循环栅栏 CyclicBarrier 的参与线程角色是一样的，用于同一角色线程间的协调一致
• 倒计时门栓 CountDownLatch 是一次性的，循环栅栏 CyclicBarrier 是可以重复利用的