什么是 Java 的 CyclicBarrier？ -岩石教程

1. CyclicBarrier 的基本概念

屏障（Barrier）：CyclicBarrier 设置一个屏障点，当所有参与线程（指定的线程数量）都到达屏障时，屏障会打开，所有线程继续执行。
循环使用：CyclicBarrier 可以被重复使用，因此称为“循环的”屏障（cyclic barrier）。每当所有线程都到达屏障点并继续执行后，屏障会被重置，准备下一次使用。

2. CyclicBarrier 的构造方法

CyclicBarrier 提供了两种构造方法：

CyclicBarrier(int parties)：创建一个新的 CyclicBarrier，它将拦截指定数量（parties）的线程，直到这些线程全部到达屏障点。
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)：创建一个新的 CyclicBarrier，当所有线程到达屏障点时，先执行一个指定的 barrierAction，然后释放所有线程。

3. 使用示例

以下是一个使用 CyclicBarrier 的简单示例，模拟多个线程同时处理不同部分的数据，当所有线程都处理完毕时，进行汇总处理。

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        int numberOfThreads = 3;
        
        // 创建 CyclicBarrier，指定屏障点线程数量和一个在屏障开启时执行的任务
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(numberOfThreads, () -> {
            System.out.println("All tasks completed. Proceeding to the next step.");
        });

        // 创建并启动多个线程
        for (int i = 0; i < numberOfThreads; i++) {
            new Thread(new Task(barrier)).start();
        }
    }

    static class Task implements Runnable {
        private CyclicBarrier barrier;

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

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 模拟任务处理
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is processing.");
                Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));
                
                // 到达屏障点，等待其他线程
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has reached the barrier.");
                barrier.await();
                
                // 继续执行
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is continuing.");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

解释：

线程启动：示例中创建了 3 个线程，它们执行相同的 Task 任务。
到达屏障：每个线程在执行完任务的第一阶段后，会调用 barrier.await()，表示到达屏障点并等待其他线程。
屏障打开：当所有线程都调用 await() 后，CyclicBarrier 打开屏障，所有线程继续执行，并打印“is continuing”。
barrierAction：在屏障打开前，执行构造 CyclicBarrier 时指定的任务（打印“All tasks completed. Proceeding to the next step.”）。

4. 应用场景

CyclicBarrier 适合用于以下场景：

多线程分阶段处理：当多个线程需要分阶段执行任务，并且需要在某个阶段结束时同步，CyclicBarrier 可以用于协调线程同步。
并行计算：在科学计算或图像处理等领域，可以使用 CyclicBarrier 将大任务分成多个子任务，多个线程并行执行，最后汇总结果。
模拟多线程系统：在模拟中，可以使用 CyclicBarrier 控制多线程操作，使它们同步执行某些步骤。

5. 与 CountDownLatch 的区别

CyclicBarrier 与 CountDownLatch 都用于线程之间的协调，但它们有一些不同之处：

循环使用：CyclicBarrier 可以被重置并循环使用，而 CountDownLatch 只能使用一次。
线程数量：CyclicBarrier 控制的是线程到达屏障点的数量，而 CountDownLatch 控制的是倒计数的次数。

总结

CyclicBarrier 是一种用于协调多个线程同时到达一个屏障点的工具。它的主要特点是可以重复使用，适合用于多线程分阶段处理任务的场景。在 Java 中，通过 CyclicBarrier，可以轻松实现多个线程在特定点同步，从而协调它们的执行顺序。