Java中的CyclicBarrier源碼分析

這篇文章主要介紹了Java中的CyclicBarrier源碼分析的相關(guān)知識，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇Java中的CyclicBarrier源碼分析文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

CyclicBarrier簡介

對于CountDownLatch，其他線程為游戲玩家，比如英雄聯(lián)盟，主線程為控制游戲開始的線程。在所有的玩家都準(zhǔn)備好之前，主線程是處于等待狀態(tài)的，也就是游戲不能開始。當(dāng)所有的玩家準(zhǔn)備好之后，下一步的動作實(shí)施者為主線程，即開始游戲。

對于CyclicBarrier，假設(shè)有一家公司要全體員工進(jìn)行團(tuán)建活動，活動內(nèi)容為翻越三個障礙物，每一個人翻越障礙物所用的時間是不一樣的。但是公司要求所有人在翻越當(dāng)前障礙物之后再開始翻越下一個障礙物，也就是所有人翻越第一個障礙物之后，才開始翻越第二個，以此類推。類比地，每一個員工都是一個“其他線程”。當(dāng)所有人都翻越的所有的障礙物之后，程序才結(jié)束。而主線程可能早就結(jié)束了，這里我們不用管主線程。

CyclicBarrier源碼分析

類的繼承關(guān)系

CyclicBarrier沒有顯示繼承哪個父類或者實(shí)現(xiàn)哪個父接口, 所有AQS和重入鎖不是通過繼承實(shí)現(xiàn)的，而是通過組合實(shí)現(xiàn)的。

public class CyclicBarrier {}
```　　

### 類的內(nèi)部類

CyclicBarrier類存在一個內(nèi)部類Generation，每一次使用的CycBarrier可以當(dāng)成Generation的實(shí)例，其源代碼如下

```java
private static class Generation {
boolean broken = false;
}

說明: Generation類有一個屬性broken，用來表示當(dāng)前屏障是否被損壞。

類的屬性

public class CyclicBarrier {

/** The lock for guarding barrier entry */
// 可重入鎖
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
/** Condition to wait on until tripped */
// 條件隊(duì)列
private final Condition trip = lock.newCondition();
/** The number of parties */
// 參與的線程數(shù)量
private final int parties;
/* The command to run when tripped */
// 由最后一個進(jìn)入 barrier 的線程執(zhí)行的操作
private final Runnable barrierCommand;
/** The current generation */
// 當(dāng)前代
private Generation generation = new Generation();
// 正在等待進(jìn)入屏障的線程數(shù)量
private int count;
}

說明: 該屬性有一個為ReentrantLock對象，有一個為Condition對象，而Condition對象又是基于AQS的，所以，歸根到底，底層還是由AQS提供支持。

類的構(gòu)造函數(shù)

CyclicBarrier(int, Runnable)型構(gòu)造函數(shù)

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
// 參與的線程數(shù)量小于等于0，拋出異常
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
// 設(shè)置parties
this.parties = parties;
// 設(shè)置count
this.count = parties;
// 設(shè)置barrierCommand
this.barrierCommand = barrierAction;
}

說明: 該構(gòu)造函數(shù)可以指定關(guān)聯(lián)該CyclicBarrier的線程數(shù)量，并且可以指定在所有線程都進(jìn)入屏障后的執(zhí)行動作，該執(zhí)行動作由最后一個進(jìn)行屏障的線程執(zhí)行。

CyclicBarrier(int)型構(gòu)造函數(shù)

public CyclicBarrier(int parties) {
// 調(diào)用含有兩個參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)
this(parties, null);
}

說明: 該構(gòu)造函數(shù)僅僅執(zhí)行了關(guān)聯(lián)該CyclicBarrier的線程數(shù)量，沒有設(shè)置執(zhí)行動作。

核心函數(shù) - dowait函數(shù)

此函數(shù)為CyclicBarrier類的核心函數(shù)，CyclicBarrier類對外提供的await函數(shù)在底層都是調(diào)用該了doawait函數(shù)，

其源代碼如下：

private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
// 保存當(dāng)前鎖
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 鎖定
lock.lock();
try {
// 保存當(dāng)前代
final Generation g = generation;

if (g.broken) // 屏障被破壞，拋出異常
throw new BrokenBarrierException();

if (Thread.interrupted()) { // 線程被中斷
// 損壞當(dāng)前屏障，并且喚醒所有的線程，只有擁有鎖的時候才會調(diào)用
breakBarrier();
// 拋出異常
throw new InterruptedException();
}

// 減少正在等待進(jìn)入屏障的線程數(shù)量
int index = --count;
if (index == 0) { // 正在等待進(jìn)入屏障的線程數(shù)量為0，所有線程都已經(jīng)進(jìn)入
// 運(yùn)行的動作標(biāo)識
boolean ranAction = false;
try {
// 保存運(yùn)行動作
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null) // 動作不為空
// 運(yùn)行
command.run();
// 設(shè)置ranAction狀態(tài)
ranAction = true;
// 進(jìn)入下一代
nextGeneration();
return 0;
} finally {
if (!ranAction) // 沒有運(yùn)行的動作
// 損壞當(dāng)前屏障
breakBarrier();
}
}

// loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
// 無限循環(huán)
for (;;) {
try {
if (!timed) // 沒有設(shè)置等待時間
// 等待
trip.await();
else if (nanos > 0L) // 設(shè)置了等待時間，并且等待時間大于0
// 等待指定時長
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
if (g == generation && ! g.broken) { // 等于當(dāng)前代并且屏障沒有被損壞
// 損壞當(dāng)前屏障
breakBarrier();
// 拋出異常
throw ie;
} else { // 不等于當(dāng)前帶后者是屏障被損壞
// We're about to finish waiting even if we had not
// been interrupted, so this interrupt is deemed to
// "belong" to subsequent execution.
// 中斷當(dāng)前線程
Thread.currentThread().interrupt();
}
}

if (g.broken) // 屏障被損壞，拋出異常
throw new BrokenBarrierException();

if (g != generation) // 不等于當(dāng)前代
// 返回索引
return index;

if (timed && nanos <= 0L) { // 設(shè)置了等待時間，并且等待時間小于0
// 損壞屏障
breakBarrier();
// 拋出異常
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
// 釋放鎖
lock.unlock();
}
}

核心函數(shù) - nextGeneration函數(shù)

此函數(shù)在所有線程進(jìn)入屏障后會被調(diào)用，即生成下一個版本，所有線程又可以重新進(jìn)入到屏障中，

其源代碼如下：

private void nextGeneration() {
// signal completion of last generation
// 喚醒所有線程
trip.signalAll();
// set up next generation
// 恢復(fù)正在等待進(jìn)入屏障的線程數(shù)量
count = parties;
// 新生一代
generation = new Generation();
}

在此函數(shù)中會調(diào)用AQS的signalAll方法，即喚醒所有等待線程。如果所有的線程都在等待此條件，則喚醒所有線程。

其源代碼如：

public final void signalAll() {
if (!isHeldExclusively()) // 不被當(dāng)前線程獨(dú)占，拋出異常
throw new IllegalMonitorStateException();
// 保存condition隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)
Node first = firstWaiter;
if (first != null) // 頭節(jié)點(diǎn)不為空
// 喚醒所有等待線程
doSignalAll(first);
}

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