在Java中如何使用CyclicBarrier实现线程屏障_CyclicBarrier操作指南

CyclicBarrier是Java中用于多线程同步的工具，允许多个线程互相等待到达公共屏障点后一起继续执行。它支持循环使用，可重复触发，适用于并行计算、分批处理等场景。通过new CyclicBarrier(parties)指定等待的线程数，也可传入barrierAction，在所有线程到达后由最后一个线程执行该任务。调用await()时线程阻塞，直到所有线程都调用了await()，屏障才被解除，随后所有线程继续执行；若设置了超时或发生中断，则可能抛出TimeoutException或BrokenBarrierException。与CountDownLatch不同，CyclicBarrier可重用，且更强调“集齐再出发”的协作模式。使用时需注意异常处理、避免死锁，并确保线程数量匹配。示例中4个线程各自准备就绪后调用await()，全部到达后触发barrierAction打印提示信息，然后各线程继续运行。

在Java并发编程中，CyclicBarrier 是一个非常实用的同步辅助类，用于让一组线程互相等待，直到所有线程都到达某个公共屏障点（barrier point），再一起继续执行。它特别适用于多线程协作完成阶段性任务的场景，比如并行计算、分批处理等。

什么是CyclicBarrier？

CyclicBarrier 字面意思是“循环栅栏”，它可以重复使用（即“循环”），允许多个线程在达到指定数量后才解除阻塞。与 CountDownLatch 不同的是，CyclicBarrier 在所有线程到达屏障后可以重置并再次使用。

构造方法有两个：

• CyclicBarrier(int parties)：指定需要等待的线程数量。
• CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)：在所有线程到达屏障后，优先执行这个 Runnable 任务，然后才释放所有线程。

基本使用示例

下面是一个简单的例子，模拟4个线程同时开始工作，全部准备就绪后统一出发：

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import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        int threadCount = 4;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadCount, () -> {
            System.out.println("【所有线程已就位，开始执行下一阶段】");
        });

        for (int i = 1; i <= threadCount; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备就绪");
                    barrier.await(); // 等待其他线程
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行...");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "线程-" + i).start();
        }
    }
}

输出结果大致如下：

线程-1 准备就绪
线程-2 准备就绪
线程-3 准备就绪
线程-4 准备就绪
【所有线程已就位，开始执行下一阶段】
线程-1 继续执行...
线程-2 继续执行...
线程-3 继续执行...
线程-4 继续执行...

可以看到，每个线程调用 await() 后都会被阻塞，直到第4个线程也调用 await()，此时触发 barrierAction，然后所有线程继续运行。

进阶用法：循环使用与异常处理

CyclicBarrier 的“循环”特性体现在：一旦所有线程通过屏障，它会自动重置状态，可被再次使用。但如果某个线程在等待时被中断或超时，会导致屏障被“打破”，其他线程会收到 BrokenBarrierException。

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你可以通过以下方式避免程序崩溃：

• 捕获 InterruptedException 和 BrokenBarrierException。
• 必要时调用 reset() 手动重置屏障（注意：这会使正在等待的线程抛出异常）。

示例：设置超时等待

try {
    barrier.await(3, TimeUnit.SECONDS);
} catch (TimeoutException e) {
    System.out.println("等待超时，放弃等待");
}

这在某些对响应时间敏感的系统中很有用。

适用场景与注意事项

适用场景：

• 多线程协同计算，如矩阵运算分块处理。
• 游戏开发中等待所有玩家加载完成。
• 测试中模拟高并发请求同时发起。

注意事项：

• 不要让 await() 被不可控异常中断。
• 避免死锁：确保线程数量和 await() 调用次数匹配。
• barrierAction 运行在最后一个到达的线程上，不是独立线程。

基本上就这些。CyclicBarrier 使用简单但功能强大，是实现线程同步协作的重要工具之一。合理使用能有效提升并发程序的协调性和可读性。

以上就是在Java中如何使用CyclicBarrier实现线程屏障_CyclicBarrier操作指南的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！