并发工具类CyclicBarrier介绍与源码解析

在上一篇文章中介绍了Condition的作用，而CyclicBarrier就是通过它来实现自己的功能的，今天就在阅读源码的同时来看看它的运用。

CyclicBarrier功能

CyclicBarrier与CountDownLatch比较相似，CountDownLatch的await方法阻塞线程，直到足够数量的countDown后所有线程重新开始运行，而CyclicBarrier的await则是阻塞线程，当await的数量达到指定数量是所有阻塞线程直接重新开始运行。

构造方法与结构

CyclicBarrier有两个构造方法“public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)“与”public CyclicBarrier(int parties)”。其中parties是在调用await方法次数达到的最大次数，当达到就会唤醒所有阻塞线程。barrierAction是当正常唤醒所有线程前优先执行的任务。

属性主要有以下几个：

//这两个属性用来保持同步和线程阻塞与唤醒

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

private final Condition trip = lock.newCondition();

//每个轮的最大await的次数

private final int parties;

//当线程被唤醒前可以优先一些执行任务，可以设置在这里

private final Runnable barrierCommand;

//这是一个内部类，通过它实现CyclicBarrier重复利用，每当await达到最大次数的时候，就会新建一个放到这里，表示进入了下一个轮回，里面只有一个boolean型属性，用来表示当前轮回是否有线程中断，

private Generation generation = new Generation();

//当前轮回剩余await的次数，初始值是parties，没调用一次await方法就减一，当减到0就唤醒线程。

private int count;

这几个属性可能在这里还不清楚他们的作用，不过接下来下一节就清楚了。

主要方法

CyclicBarrier最主要的方法就是await方法了，而await方法调用的是一个私有方法dowait，dowait的方法源码较长这里就不贴出来了，通过流程图分析下如下图：

我把dowait方法主要分成3步：

第一步是记录当前代generation，并且count减一。第二、三步是根据count减少后的值进行判断。

第二步是count等于0的情况，表明调用await方法达到预设次数，应该唤醒其他线程，不过步骤是优先运行设置的barrierCommand任务，然后创建下一代generation，表示后面调用await会进入下一个轮回，最后才是唤醒所有线程。

第三步是最后一步，也是发生阻塞线程的地方，当count不等于0则会直接阻塞线程，await支持阻塞指定时间，这里就没有特别说明了。当线程被唤醒，这里唤醒有两种情况：一种是第二步最后的唤醒，应该重新new了一个generation，所以可以让线程跳出循环，不在阻塞线程。一种是因为有一个线程抛出中断异常而唤醒，中断异常会修改g的broken为true，使当前线程抛出指定的异常。

总结await方法

CyclicBarrier利用一个内部类Generation来维护当前循环，每一个await方法都会存储当前的generation，获取到相同generation对象的属于同一组，每当count的次数耗尽就会重新new一个Generation，表示进入下一次。

只要有一个线程中断就会破坏中断，会把generation的broken设置为true，因为在await方法最前面和唤醒后第一步就是判断broken的状态，也就是说只要有一个线程中断，所有线程都会抛出异常，CyclicBarrier会永久失效，感觉就想一个强一致性。

总结

CountDownLatch是预设置一个值，当多次countdown后所有线程被唤醒，然后countdown失效。而CyclicBarrier是当count为0时同样唤醒全部线程，同时会重新设置count为parties，重新new一个generation，实现重复利用。

通过分析await方法发现只要有一个线程被中断，所有线程都不会执行成功，相当于是所有线程必须一致，这应该是一个他比较独特的特性。

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