在上篇博客（【Java并发编程实战】—–“J.U.C”：Semaphore）中，LZ介绍了Semaphore，下面LZ介绍CyclicBarrier。在JDK API中是这么介绍的：
一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。
CyclicBarrier 支持一个可选的 Runnable 命令，在一组线程中的最后一个线程到达之后（但在释放所有线程之前），该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作 很有用。
对于失败的同步尝试，CyclicBarrier 使用了一种要么全部要么全不 (all-or-none) 的破坏模式：如果因为中断、失败或者超时等原因，导致线程过早地离开了屏障点，那么在该屏障点等待的其他所有线程也将通过 BrokenBarrierException（如果它们几乎同时被中断，则用 InterruptedException）以反常的方式离开。
CyclicBarrier分析
CyclicBarrier结构如下：
从上图可以看到CyclicBarrier内部使用ReentrantLock独占锁实现的。其构造函数如下：
CyclicBarrier(int parties)：创建一个新的 CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，但它不会在启动 barrier 时执行预定义的操作。
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)：创建一个新的 CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动 barrier 时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入 barrier 的线程执行。
public CyclicBarrier(int parties) { this(parties, null); } public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException(); this.parties = parties; this.count = parties; this.barrierCommand = barrierAction; }
在CyclicBarrier中，最重要的方法就是await()，在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。其源代码如下：
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { try { return dowait(false, 0L); } catch (TimeoutException toe) { throw new Error(toe); // cannot happen; } }
await内部调用dowait():
private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException { //独占锁 final ReentrantLock lock = this.lock; //获取独占锁 lock.lock(); try { //保存当前"Generation" final Generation g = generation; //当前generation“已损坏”，抛出BrokenBarrierException异常 //抛出该异常一般都是某个线程在等待某个处于“断开”状态的CyclicBarrier if (g.broken) throw new BrokenBarrierException(); //当前线程中断，通过breakBarrier终止终止CyclicBarrier if (Thread.interrupted()) { breakBarrier(); throw new InterruptedException(); } //计数器-1 int index = --count; //如果计数器 == 0 //表示所有线程都已经到位，触发动作（是否执行某项任务） if (index == 0) { // tripped boolean ranAction = false; try { //barrierCommand线程要执行的任务 final Runnable command = barrierCommand; //执行的任务!=null，执行任务 if (command != null) command.run(); ranAction = true; //唤醒所有等待线程，并更新generation。 nextGeneration(); return 0; } finally { if (!ranAction) breakBarrier(); } } //循环一直执行，直到下面三个if一个条件满足才会退出循环 for (;;) { try { //如果不是超时等待，则调用await等待 if (!timed) trip.await(); //调用awaitNanos等待 else if (nanos > 0L) nanos = trip.awaitNanos(nanos); } catch (InterruptedException ie) { // if (g == generation && ! g.broken) { breakBarrier(); throw ie; } else { Thread.currentThread().interrupt(); } } //当前generation“已损坏”，抛出BrokenBarrierException异常 //抛出该异常一般都是某个线程在等待某个处于“断开”状态的CyclicBarrier if (g.broken) throw new BrokenBarrierException(); //generation已经更新，返回index if (g != generation) return index; //“超时等待”，并且时间已到，则通过breakBarrier()终止CyclicBarrier if (timed && nanos <= 0L) { breakBarrier(); throw new TimeoutException(); } } } finally { //释放独占锁 lock.unlock(); } }
在dowait方法中其实处理逻辑还是比较简单的：
1、首先判断该barrier是否已经断开了，如果断开则抛出BrokenBarrierException异常；
2、判断计算器index是否等于0，如果等于0，则表示所有的线程准备就绪，已经到达某个公共屏障点了，barrier可以进行后续工作了（是否执行某项任务（构造函数决定））；然后调用nextGeneration方法进行更新换代工作（其中会唤醒所有等待的线程）；
3、通过for循环（for(;;)）使线程一直处于等待状态。直到“有parties个线程到达barrier” 或 “当前线程被中断” 或 “超时”这3者之一发生。
在dowait中有Generation这样一个对象。该对象是CyclicBarrier的一个成员变量：
private static class Generation { boolean broken = false; }
Generation描述着CyclicBarrier的更显换代。在CyclicBarrier中，同一批线程属于同一代。当有parties个线程到达barrier，generation就会被更新换代。其中broken标识该当前CyclicBarrier是否已经处于中断状态。
对于中断，CyclicBarrier是通过breakBarrier()实现的：
private void breakBarrier() { generation.broken = true; count = parties; trip.signalAll(); }
在breakBarrier()中除了将broken设置为true，还会调用signalAll将在CyclicBarrier处于等待状态的线程全部唤醒。
在超时的判断中，CyclicBarrier根据timed的值来执行不同的wait。await、awaitNanos都是Condition中的方法。
当index = –count等于0时，标识“有parties个线程到达barrier”，临界条件到达，则执行相应的动作。执行完动作后，则调用nextGeneration进行更新换代：
private void nextGeneration() { //唤醒所有处于等待状态的线程 trip.signalAll(); //初始化计数器 count = parties; //产生新的Generation对象 generation = new Generation(); }
示例
1、线程等待到一定条件后才会继续进行。
public class CyclicBarrierTest_1 { private static CyclicBarrier barrier; static class threadTest1 extends Thread{ public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "达到..."); try { barrier.await(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完成..."); } } public static void main(String[] args) { barrier = new CyclicBarrier(5); for(int i = 1 ; i <= 5 ; i++){ new threadTest1().start(); } } }
——执行结果：
Thread-0达到... Thread-1达到... Thread-3达到... Thread-2达到... Thread-4达到... Thread-4执行完成... Thread-0执行完成... Thread-1执行完成... Thread-2执行完成... Thread-3执行完成...
2、线程等待到一定条件后，执行某项任务。比如说我们等车，只有当车坐满后，汽车才会发动。
这个只需要对上面的代码进行小动作的改动即可：
public class CyclicBarrierTest_2 { private static CyclicBarrier barrier; static class threadTest1 extends Thread{ public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "达到..."); try { barrier.await(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完成..."); } } public static void main(String[] args) { barrier = new CyclicBarrier(5,new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("执行CyclicBarrier中的任务....."); } }); for(int i = 1 ; i <= 5 ; i++){ new threadTest1().start(); } } }
——-执行结果：
Thread-0达到... Thread-1达到... Thread-3达到... Thread-4达到... Thread-2达到... 执行CyclicBarrier中的任务..... Thread-2执行完成... Thread-0执行完成... Thread-3执行完成... Thread-1执行完成... Thread-4执行完成...
参考文献：
