戏说java多线程之CyclicBarrier（循环栅栏）的CyclicBarrier(int parties)构造方法

　　CyclicBarrier是JDK 1.5 concurrent包出现的一个用于解决多条线程阻塞，当达到一定条件时一起放行的一个类。我们先来看这样一个简单的需求。

　　现在我有一个写入数据的类，继承Runable接口：

public class WriteDateThread implements Runnable {

    @Override
    public void run() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始写入数据...");

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入数据完毕!");
    }
}

　　代码很简单，只有两个输出语句，一个是开始写入数据，然后打印写入完毕。

　　然后创建这样一个Main函数的类：

public class CyclicBarrierMain {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            WriteDateThread thread = new WriteDateThread();
            Thread t = new Thread(thread);
            t.start();
        }
    }
}

　　同样，也是很简单的代码，我现在通过main函数来启动这样5个WriteDateThread线程，想必大家应该清楚线程之间的执行顺序在于谁抢到了CPU执行权，于是执行结果如下：

　　

　　我们可看到，每条线程的开始执行和执行完毕和其他线程都是交错的，这也符合了多线程的执行规律。我们来想象一个实际中的需求，现在有5个玩家同时进入一场游戏对决当中，系统需要读取玩家的数据，当读取完成后，允许玩家进入游戏中。按理来说，当系统读取完某玩家的数据后，该玩家就拥有入场权限了，如果我们不加任何干预的话，会发生什么情况呢？正如上图中执行结果那样，系统读取0，2号玩家的数据，然后2号玩家读取完毕，于是2号玩家先进场，然后再读取4,1号玩家的数据...以此类推。我想大家肯定玩过LOL或者农药这类的多人竞技游戏，实际情况是这样的吗？不是！实际情况是，系统加载完某玩家的数据后，会让该玩家等待其他玩家的数据加载，当所有玩家的数据都加载完毕后，大家同时进入游戏（这里不考虑掉线等意外情况）。

　　好了，有了这样一个实际案例，我说出现在的需求大家就很容易理解了，现在的需求是要求所有线程在执行完写入数据后，不能在向下执行，而是等待所有其他线程执行完写入数据，然后大家再一起执行“写入数据完毕...”，我们当然可以用java.util.concurrent包下CountDownLatch计数器来自行控制，但是这里我希望用更智能化一些的CyclicBarrier（循环栅栏）来完成这个需求：

　　代码如下：

 public class WriteDateThread implements Runnable {

     private CyclicBarrier barrier;

     public WriteDateThread(CyclicBarrier barrier) {
         this.barrier = barrier;
     }

     @Override
     public void run() {
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始写入数据...");
         try {
             barrier.await(); //通过调用await方法在此处设置栅栏，使得线程执行到此进入阻塞状态等待其他线程执行完成。
         } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "写入数据完毕!");
     }
 }

 public class CyclicBarrierMain {
     public static void main(String[] args) {
         CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
         for (int i = 0; i < 5; i++) {
             WriteDateThread thread = new WriteDateThread(barrier);
             Thread t = new Thread(thread);
             t.start();
         }
     }
 }

　　我们通过调用CyclicBarrier的await方法，使线程执行到此的时候，进入到阻塞状态，并且等待其他线程都执行到此后，再统一放行，让它们同时向下继续执行（放行后具体谁先执行，还是要看谁先抢到CPU执行权）

　　运行结果：

　　

　　如此，便得到了我们需求中想要的结果了。

　　CyclicBarrier的用法到此就介绍完毕，下面我着重介绍一下，CyclicBarrier最常用的一个构造函数，也是我第一次使用时非常令我困惑的一个点，就是我上面代码CyclicBarrierMain中第3行CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(int parties);这个构造器。

　　我们现在有5条线程，因此我传入5这毫无疑问，但是这个5究竟是什么意思呢？如果传入的值大于5或者小于5又会是什么结果呢？大家不妨可以自行试验一下，只要我们传入的不是5，程序都会一直处于阻塞状态，停不下来。

　　我翻看过别人别这个值的解释，比较抽象，原文如下：

　　参数parties指定线程数量，当指定的线程值都到达栅栏点时，栅栏打开，线程恢复。需要注意的是，当指定的线程数量大于启动的线程数量，比如修改上例中的代码，只启动4个线程，那么所有的线程将执行到await处然后一直处于等待状态。第二种情况是指定的线程数量小于启动的线程，上例代码，启动6个线程，那么当第5个线程到达栅栏点时，那么这5个线程就会恢复继续执行，而第6个线程将一直处于阻塞状态。

　　我将通过一个小故事来说明这个问题。

　　故事是这样的，有这样一场骑马比赛，有5名骑手，他们各自拥有自己的赛道，并且每条赛道上在开赛之前就已经预设好了一个栅栏。另外还有一名栅栏管理员和一名指挥官，指挥官只负责向管理员发号施令，他只会告诉管理员一个数字n。这个数字的意思是，管理员要打开的栅栏的数量，前提是他必须看到有n个骑手都到达栅栏前，才会将这n个骑手面前的栅栏打开。于是管理会记着这个数字n在栅栏旁守着，当有1名、2名...骑手到达栅栏时，管理员不予理会,直到有第n名骑手到达栅栏处时，管理员统一打开栅栏放行，骑手们得以同时继续骑行，而管理员则完成了任务，进屋休息去了。

　　如果指挥官告诉管理员的数字是5，那么一切和平的进行，不会发生任何问题。但是如果指挥官，告诉管理员的数字不是5，比如说4或者6。这样问题就产生了，对于这两种情况，我们分别来分析一下：

• 指挥官给出的数字大于骑手数量，这里我们假设是6

　　我前边说过，每条赛道上在开赛之前都预设好了栅栏，那么此时管理从指挥官那里得到的数字是6，因此管理员要执行的任务就是看着栅栏，直到第1名骑手到达，第2名骑手到达，第3名...直到管理员看见第6名骑手到达时才进行统一放行，但是问题是，总共的参赛选手只有5名啊！这下好了，管理员是个死心眼，他不看见第6名骑手他是绝对不会进行放行的，那么大家可以想象一下，5名骑手被卡在栅栏前不能继续后面的比赛，而管理员在那里痴痴的等着第6名骑手的到来，就这样一直到天荒地老...

• 指挥官给出的数字小于骑手数量，这里我们假设是4

　　还像刚才一样，管理拿到数字4后便在栅栏旁等着，直到看见骑手的相继到来，第1名，第2名，第3名，第4名！管理员看见第4名骑手到来后，立即打开他们各自赛道前的栅栏，于是这4名骑手继续后面的比赛，管理员也完成了自己的任务，进屋睡觉去了...等等！还有第5名骑手呢！第5名骑手到达栅栏前惊奇的发现，其他赛道都被放行了，但是他的赛道上还有栅栏，他不得不等下等着管理员放行，但是郁闷的是，他并不知道管理员再也不会回来了，于是他就这样孤独的一直等待着...

　　

　　好了，故事讲完了，现在我们通过这个故事映射到代码当中，骑手其实就是我们开的线程，他们各自赛道上赛前设置的栅栏，其实就是我们在程序执行前调用的CyclicBarrier的await方法，程序执行到这个栅栏处会被阻塞住。指挥官其实就是我们自己（写程序的人），管理员就是CyclicBarrier内部实现唤醒线程的解决方案，我们（指挥官）给管理员发号的施令（一个数字）就是我们通过CyclicBarrier（int parties）传入的数值。

　　如果我们传入的是6，因为我们只有5条线程，第6条线程永远不会到来，因此管理员也就永远不会放行栅栏，所有线程将会阻塞在栅栏出等待那不存在的第6条线程，我们更改代码中传入的数值为6，得到的运行结果：

　　

　　可以看到，5条线程全部阻塞到了调用await方法的地方，并且程序一直处于阻塞状态。

　　

　　如果我们传入的是4，管理员在看到第4条线程的到来时，就会放行他们4个面前的栅栏，于是这4条线程继续执行，此时管理员完成任务回家睡觉了，第5条线程到来时，会一直卡在栅栏前。我们更改代码中传入的数值为4，得到的运行结果：

　　

　　

　　通过上述的通俗的讲解，相信大家不会在觉得CyclicBarrier的（int parties）构造方法那么晦涩难懂了，由于本人所知有限，故难保证文中有什么错误之处，欢迎大牛不惜吝啬下方留言指正。