• CyclicBarrier的使用


    CyclicBarrier

    CyclicBarrier机制

    和join()类似, 对于需要等待多个线程执行完成后再继续的场景, 都可以使用CyclicBarrier. 其使用方法是在主线程创建一个CyclicBarrier实例, 设置信号量, 设置结束时的回调方法, 然后在各个工作子线程的末尾调用这个CyclicBarrier实例的await()方法. 其时间顺序为:

    • 子线程在调用await()时, 会阻塞在那里直到CyclicBarrier实例的信号量变0
    • 当调用await()的子线程数量达到时, 执行若CyclicBarrier实例预先设置的回调方法
    • 子线程await()得到返回结果, 这个结果是其调用await时CyclicBarrier实例的信号量, 按从大到小, 值为0的就是最后一个子线程.

    使用示例

    设置5个工作线程, 在线程都完成后打印输出

    public class CyclicBarrierTest {
        private CyclicBarrier barrier;
    
        public void start() {
            this.barrier = new CyclicBarrier(5, ()->System.out.println("Last thread arrived."));
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                int k = i;
                new Thread(()->{
                    try {
                        Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000));
                        System.out.println(k + ": awaiting");
                        System.out.println(k + ": await returned, barrier remains:" + barrier.await());
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("Exception occurs");
                    }
                }).start();
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            new CyclicBarrierTest().start();
            System.out.println("End of code reached");
        }
    }
    

    输出结果如下, 可以看到start()方法是不会阻塞的, 立即执行后面的代码, 但是程序本身会阻塞直到执行完成.

    End of code reached
    3: awaiting
    2: awaiting
    1: awaiting
    0: awaiting
    4: awaiting
    Last thread arrived.
    4: await returned, barrier remains:0
    0: await returned, barrier remains:1
    1: await returned, barrier remains:2
    2: await returned, barrier remains:3
    3: await returned, barrier remains:4
    

    在很多场景中, 是需要start()阻塞的, 这样方便做循环, 例如一批处理完成后, 再处理下批, 这需要一个小小的技巧, 即多设置一个信号量, 并在主线程中await(), 代码如下

    public class CyclicBarrierTest {
        private CyclicBarrier barrier;
    
        public void start() {
            this.barrier = new CyclicBarrier(3, ()->System.out.println("Last thread arrived."));
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                int k = i;
                new Thread(()->{
                    try {
                        Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000));
                        System.out.println(k + ": awaiting");
                        barrier.await();
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println("Exception occurs");
                    }
                }).start();
            }
            try {
                this.barrier.await();
            } catch (BrokenBarrierException | InterruptedException e) {
                System.out.println("Exception occurs");
            }
    
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                new CyclicBarrierTest().start();
                System.out.println("End of cycle reached");
            }
        }
    }
    

    输出结果如下, 可以看到多增加的一个await()使得start()被阻塞, 并等到全部完成后才开始下一轮

    1: awaiting
    0: awaiting
    Last thread arrived.
    End of cycle reached
    0: awaiting
    1: awaiting
    Last thread arrived.
    End of cycle reached
    0: awaiting
    1: awaiting
    Last thread arrived.
    End of cycle reached
    

    区分ExecutorCompletionService的使用场景

    ExecutorCompletionService是CompletionService在JUC里唯一的实现类, 这个类实现了非排序异步获取任务结果的功能, 在功能上和CyclicBarrier相似. 在具体使用场景上, 如果子任务数大于工作线程数, 且需要等待多于线程的结果返回后一并处理的, 用ExecutorCompletionService会更加简便. 这个是JDK文档中提供的示例代码

    void solve(Executor e, Collection<Callable<Result>> solvers) throws InterruptedException {
         CompletionService<Result> ecs = new ExecutorCompletionService<Result>(e);
         int n = solvers.size();
         List<Future<Result>> futures = new ArrayList<Future<Result>>(n);
         Result result = null;
         try {
             for (Callable<Result> s : solvers)
                 futures.add(ecs.submit(s));
             for (int i = 0; i < n; ++i) {
                 try {
                     Result r = ecs.take().get();
                     if (r != null) {
                         result = r;
                         break;
                     }
                 } catch (ExecutionException ignore) {}
             }
         }
         finally {
             for (Future<Result> f : futures)
                 f.cancel(true);
         }
    
         if (result != null)
             use(result);
     }
    
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