CyclicBarrier的使用

最近一直整并发这块东西，顺便写点Java并发的例子，给大家做个分享，也强化下自己记忆，如果有什么错误或者不当的地方，欢迎大家斧正。

CyclicBarrier是一种多线程并发控制实用工具，和CountDownLatch非常类似，它也可以实现线程间的计数等待，但是它的功能比CountDownLatch更加复杂且强大。CyclicBarrier可以理解为循环栅栏，这个计数器可以反复使用。比如，假设我们将计数器设置为10，那么凑齐第一批10个线程后，计数器就会归零，然后接着凑齐下一批10个线程，这就是它的内在含义。

LOL和王者荣耀的玩家很多，许多人应该都有打大龙的经历，话说前期大家打算一起去偷大龙，由于前期大家都比较弱，需要五个人都齐了才能打大龙，这样程序该如何实现呢？本人很菜，开始我的代码是这么写的（哈哈大家不要纠结我的时间）：

public class KillDragon {
    /**
     * 模拟打野去打大龙
     */
   public static void dayePlayDragon(){
       System.out.println("打野在去打大龙的路上，需要10s");
   }

    /**
     * 模拟上单去打大龙
     */
    public static void shangdanPlayDragon(){
        System.out.println("上单在去打大龙的路上，需要10s");
    }

    /**
     * 模拟中单去打大龙
     */
    public static void zhongdanPlayDragon(){
        System.out.println("中单在去打大龙的路上，需要10s");
    }

    /**
     * 模拟ADC和辅助去打大龙
     */
    public static void adcAndFuzhuPlayDragon(){
        System.out.println("ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s");
    }

    /**
     * 模拟大家一起去打大龙
     */
    public static void killDragon()
    {
        System.out.println("打大龙...");
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        dayePlayDragon();
        shangdanPlayDragon();
        zhongdanPlayDragon();
        adcAndFuzhuPlayDragon();
        killDragon();
    }

结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...

　这完了，大家在路上的时间就花了40s了，显然是错误的。要是都这么干，对方把你塔都要偷光了。不行得改进下，怎么改呢，多线程并发执行，如是我改成了下面这样的，用volatile关键字。

private static volatile int i = 4;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                long start = System.currentTimeMillis();
                while (i!=0){

                }
                while (i==0) {
                    killDragon();
                    i--;
                    long t = System.currentTimeMillis() - start;
                    System.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                dayePlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    i--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                shangdanPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    i--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                zhongdanPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    i--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                adcAndFuzhuPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    i--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }

结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...
总共耗时：10005毫秒

结果似乎还不错，但是处理起来实在是有点麻烦，需要 while (i!=0)一直在那循环着。这时候学到了用 CyclicBarrier来处理，代码如下:

public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                long start = System.currentTimeMillis();
                try {
                    barrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                killDragon();
                long t = System.currentTimeMillis() - start;
                System.out.println("总共耗时："+t+"毫秒");
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                dayePlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                shangdanPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                zhongdanPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                adcAndFuzhuPlayDragon();
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }

大家都没到达之前都等待，结果如下：

打野在去打大龙的路上，需要10s
上单在去打大龙的路上，需要10s
中单在去打大龙的路上，需要10s
ADC和辅助在去打大龙的路上，需要10s
打大龙...
总共耗时：10002毫秒

CyclicBarrier相当于线程的计数器：

CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。

CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。

CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。

当然这样使用CyclicBarrier和使用CountDownLatch是没什么区别的，正如前文所说的CyclicBarrier的功能更加的复杂且强大。给大家看一个《实战Java高并发程序设计》一书上的一个例子。

比如：司令下达命令，要求10个士兵去一起完成一项任务。这时，就会要求10个士兵先集合报道，接着，一起雄赳赳气昂昂地去执行任务。当10个士兵都执行完了任务，那么司机就可以对外宣称，任务完成。相比CountDownLatch，CyclicBarrier可以接受一个参数作为BarrierAction。所谓的BarrierAction就是当计数器一次计数完成后，系统会执行的动作。如下构造函数，其中，parties表示技术总数，也就是参与的线程总数。

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

下面示例演示了上述任务场景

public class CyclicBarrierDemo {
    public static class Soldier implements Runnable {
        private String soldier;
        private final CyclicBarrier cyclicBarrier;

        public Soldier(CyclicBarrier cyclicBarrier, String soldier) {
            this.soldier = soldier;
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                cyclicBarrier.await();
                doWork();
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

        void doWork() {
            try {
                Thread.sleep(Math.abs(new Random().nextInt() % 10000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(soldier + ":任务完成");
        }
    }

    public static class BarrierRun implements Runnable {

        boolean flag;
        int N;

        public BarrierRun(boolean flag, int N) {
            this.flag = flag;
            this.N = N;
        }

        @Override
        public void run() {
            if (flag) {
                System.out.println("司令:[士兵" + N + "个,任务完成!");
            } else {
                System.out.println("司令:[士兵" + N + "个,集合完毕!");
                flag = true;
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) {
        final int N = 10;
        Thread[] allSoldier = new Thread[N];
        boolean flag = false;
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(N, new BarrierRun(flag, N));
        System.out.println("集合队伍!");
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            System.out.println("士兵" + i + "报道!");
            allSoldier[i] = new Thread(new Soldier(cyclicBarrier, "士兵" + i));
            allSoldier[i].start();
        }
    }
}

执行结果如下：

集合队伍!
士兵0报道!
士兵1报道!
士兵2报道!
士兵3报道!
士兵4报道!
士兵5报道!
士兵6报道!
士兵7报道!
士兵8报道!
士兵9报道!
司令:[士兵10个,集合完毕!
士兵0:任务完成
士兵2:任务完成
士兵9:任务完成
士兵3:任务完成
士兵7:任务完成
士兵8:任务完成
士兵1:任务完成
士兵4:任务完成
士兵5:任务完成
士兵6:任务完成
司令:[士兵10个,任务完成!