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Java的并發(fā)編程之CyclicBarrier解析

 更新時(shí)間:2023年11月30日 08:52:00   作者:MC-閏土  
這篇文章主要介紹了Java的并發(fā)編程之CyclicBarrier解析,CyclicBarrier支持一個(gè)可選的Runnable命令,在一組線程中的最后一個(gè)線程到達(dá)之后(但在釋放所有線程之前),該命令只在每個(gè)屏障點(diǎn)運(yùn)行一次,需要的朋友可以參考下

概述

CyclicBarrier是一個(gè)同步工具類,它允許一組線程互相等待,直到到達(dá)某個(gè)公共屏障點(diǎn)。

與CountDownLatch不同的是該barrier在釋放等待線程后可以重用,所以稱它為循環(huán)(Cyclic)的屏障(Barrier)。

CyclicBarrier支持一個(gè)可選的Runnable命令,在一組線程中的最后一個(gè)線程到達(dá)之后(但在釋放所有線程之前),該命令只在每個(gè)屏障點(diǎn)運(yùn)行一次。若在繼續(xù)所有參與線程之前更新共享狀態(tài),此屏障操作很有用。

使用

提供的方法:

//parties表示屏障攔截的線程數(shù)量,當(dāng)屏障撤銷時(shí),先執(zhí)行barrierAction,然后在釋放所有線程
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
//barrierAction默認(rèn)為null
public CyclicBarrier(int parties)
 
/*
 *當(dāng)前線程等待直到所有線程都調(diào)用了該屏障的await()方法
 *如果當(dāng)前線程不是將到達(dá)的最后一個(gè)線程,將會(huì)被阻塞。解除阻塞的情況有以下幾種
 *    1)最后一個(gè)線程調(diào)用await()
 *    2)當(dāng)前線程被中斷
    3)其他正在該CyclicBarrier上等待的線程被中斷
    4)其他正在該CyclicBarrier上等待的線程超時(shí)
    5)其他某個(gè)線程調(diào)用該CyclicBarrier的reset()方法
 *如果當(dāng)前線程在進(jìn)入此方法時(shí)已經(jīng)設(shè)置了該線程的中斷狀態(tài)或者在等待時(shí)被中斷,將拋出InterruptedException,并且清除當(dāng)前線程的已中斷狀態(tài)。
 *如果在線程處于等待狀態(tài)時(shí)barrier被reset()或者在調(diào)用await()時(shí) barrier 被損壞,將拋出 BrokenBarrierException 異常。
 *如果任何線程在等待時(shí)被中斷,則其他所有等待線程都將拋出 BrokenBarrierException 異常,并將 barrier 置于損壞狀態(tài)。 *如果當(dāng)前線程是最后一個(gè)將要到達(dá)的線程,并且構(gòu)造方法中提供了一個(gè)非空的屏障操作(barrierAction),那么在允許其他線程繼續(xù)運(yùn)行之前,當(dāng)前線程將運(yùn)行該操作。如果在執(zhí)行屏障操作過(guò)程中發(fā)生異常,則該異常將傳播到當(dāng)前線程中,并將 barrier 置于損壞狀態(tài)。
 *
 *返回值為當(dāng)前線程的索引,0表示當(dāng)前線程是最后一個(gè)到達(dá)的線程
 */
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException
//在await()的基礎(chǔ)上增加超時(shí)機(jī)制,如果超出指定的等待時(shí)間,則拋出 TimeoutException 異常。如果該時(shí)間小于等于零,則此方法根本不會(huì)等待。
public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException
 
//將屏障重置為其初始狀態(tài)。如果所有參與者目前都在屏障處等待,則它們將返回,同時(shí)拋出一個(gè)BrokenBarrierException。
public void reset()

對(duì)于失敗的同步嘗試,CyclicBarrier 使用了一種要么全部要么全不 (all-or-none) 的破壞模式:如果因?yàn)橹袛唷⑹』蛘叱瑫r(shí)等原因,導(dǎo)致線程過(guò)早地離開(kāi)了屏障點(diǎn),那么在該屏障點(diǎn)等待的其他所有線程也將通過(guò) BrokenBarrierException(如果它們幾乎同時(shí)被中斷,則用 InterruptedException)以反常的方式離開(kāi)。

使用示例

每個(gè)Worker處理矩陣中的一行,在處理完所有的行之前,該線程將一直在屏障處等待。在各個(gè)WOrker處理完所有行后,將執(zhí)行提供的Runnable屏障操作。

class Solver {
    final int N;    //矩陣的行數(shù)
    final float[][] data;    //要處理的矩陣
    final CyclicBarrier barrier;    //循環(huán)屏障
 
    class Worker implements Runnable {
        int myRow;
        Worker(int row) { myRow = row; }
        public void run() {
            while (!done()) {
                processRow(myRow);    //處理指定一行數(shù)據(jù)
 
                try {
                    barrier.await();     //在屏障處等待直到
                } catch (InterruptedException ex) { 
                    return; 
                } catch (BrokenBarrierException ex) {
                    return; 
                }
            }
        }
    }
 
    public Solver(float[][] matrix) {
        data = matrix;
        N = matrix.length;
        //初始化CyclicBarrier
        barrier = new CyclicBarrier(N, new Runnable() {
                                           public void run() { 
                                             mergeRows(...); //合并行
                                           }
                                       });
        for (int i = 0; i < N; ++i) 
            new Thread(new Worker(i)).start();
 
        waitUntilDone();
    }
}

實(shí)現(xiàn)原理

基于ReentrantLock和Condition機(jī)制實(shí)現(xiàn)。

除了getParties()方法,CyclicBarrier的其他方法都需要獲取鎖。

CyclicBarrier與CountDownLatch比較

1)CountDownLatch:一個(gè)線程(或者多個(gè)),等待另外N個(gè)線程完成某個(gè)事情之后才能執(zhí)行;CyclicBarrier:N個(gè)線程相互等待,任何一個(gè)線程完成之前,所有的線程都必須等待。

2)CountDownLatch:一次性的;CyclicBarrier:可以重復(fù)使用。

3)CountDownLatch基于AQS;CyclicBarrier基于鎖和Condition。本質(zhì)上都是依賴于volatile和CAS實(shí)現(xiàn)的。

到此這篇關(guān)于Java的并發(fā)編程之CyclicBarrier解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)CyclicBarrier解析內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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