CyclicBarrier是通过ReentrantLock(独占锁)和Condition来实现的。下面,我们分析CyclicBarrier中3个核心函数: 构造函数, await()作出分析。


1. 构造函数

CyclicBarrier的构造函数共2个:CyclicBarrier 和 CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)。第1个构造函数是调用第2个构造函数来实现的,下面第2个构造函数的源码。

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
// parties表示“必须同时到达barrier的线程个数”。
this.parties = parties;
// count表示“处在等待状态的线程个数”。
this.count = parties;
// barrierCommand表示“parties个线程到达barrier时,会执行的动作”。
this.barrierCommand = barrierAction;
}

2. 等待函数

CyclicBarrier.java中await()方法如下:

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
try {
return dowait(false, 0L);
} catch (TimeoutException toe) {
throw new Error(toe); // cannot happen;
}
}

说明 :await()是通过dowait()实现的。

private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
// 获取“独占锁(lock)”
lock.lock();
try {
// 保存“当前的generation”
final Generation g = generation; // 若“当前generation已损坏”,则抛出异常。
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException(); // 如果当前线程被中断,则通过breakBarrier()终止CyclicBarrier,唤醒CyclicBarrier中所有等待线程。
if (Thread.interrupted()) {
breakBarrier();
throw new InterruptedException();
} // 将“count计数器”-1
int index = --count;
// 如果index=0,则意味着“有parties个线程到达barrier”。
if (index == 0) { // tripped
boolean ranAction = false;
try {
// 如果barrierCommand不为null,则执行该动作。
final Runnable command = barrierCommand;
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();
}
} // 当前线程一直阻塞,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,
// 当前线程才继续执行。
for (;;) {
try {
// 如果不是“超时等待”,则调用awati()进行等待;否则,调用awaitNanos()进行等待。
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
// 如果等待过程中,线程被中断,则执行下面的函数。
if (g == generation && ! g.broken) {
breakBarrier();
throw ie;
} else {
Thread.currentThread().interrupt();
}
} // 如果“当前generation已经损坏”,则抛出异常。
if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException(); // 如果“generation已经换代”,则返回index。
if (g != generation)
return index; // 如果是“超时等待”,并且时间已到,则通过breakBarrier()终止CyclicBarrier,唤醒CyclicBarrier中所有等待线程。
if (timed && nanos <= 0L) {
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
// 释放“独占锁(lock)”
lock.unlock();
}
}

说明 :dowait()的作用就是让当前线程阻塞,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,当前线程才继续执行。
(01) generation是CyclicBarrier的一个成员遍历,它的定义如下:

private Generation generation = new Generation();

private static class Generation {
boolean broken = false;
}

在CyclicBarrier中,同一批的线程属于同一代,即同一个Generation;CyclicBarrier中通过generation对象,记录属于哪一代。
当有parties个线程到达barrier,generation就会被更新换代。

(02) 如果当前线程被中断,即Thread.interrupted()为true;则通过breakBarrier()终止CyclicBarrier。breakBarrier()的源码如下:

private void breakBarrier() {
generation.broken = true;
count = parties;
trip.signalAll();
}

breakBarrier()会设置当前中断标记broken为true,意味着“将该Generation中断”;同时,设置count=parties,即重新初始化count;最后,通过signalAll()唤醒CyclicBarrier上所有的等待线程。

(03) 将“count计数器”-1,即--count;然后判断是不是“有parties个线程到达barrier”,即index是不是为0。
当index=0时,如果barrierCommand不为null,则执行该barrierCommand,barrierCommand就是我们创建CyclicBarrier时,传入的Runnable对象。然后,调用nextGeneration()进行换代工作,nextGeneration()的源码如下:

private void nextGeneration() {
trip.signalAll();
count = parties;
generation = new Generation();
}

首先,它会调用signalAll()唤醒CyclicBarrier上所有的等待线程;接着,重新初始化count;最后,更新generation的值。

(04) 在for(;;)循环中。timed是用来表示当前是不是“超时等待”线程。如果不是,则通过trip.await()进行等待;否则,调用awaitNanos()进行超时等待。

原文地址:http://www.tuicool.com/articles/ERbIven

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