Java线程之Phaser

Phaser是一个灵活的线程同步工具，他包含了CyclicBarrier和CountDownLatch的相关功能

首先，来看一下如何用Phaser替代CountDownLatch。对于CountDownLatch而言，有2个重要的方法，一个是await()方法，可以使线程进入等待状态，在Phaser中，与之对应的方法是awaitAdvance(int n)。CountDownLatch中另一个重要的方法是countDown()，使计数器减一，当计数器为0时所有等待的线程开始执行，在Phaser中，与之对应的方法是arrive()。下面的例子创建了3个线程，打印一些字母，但是线程创建好后并不立刻执行，而是在主程序中对其进行控制，3秒钟后所有进程同时开始执行，一下是使用Phaser实现的版本，在注释中解释了如何改造成CountDownLatch版本。

public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
Phaser phaser = new Phaser(1); //此处可使用CountDownLatch(1)
for(int i=0; i<3; i++) {
new MyThread((char)(97+i), phaser).start();
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
phaser.arrive(); //此处可使用latch.countDown()
}
}
class MyThread extends Thread {
private char c;
private Phaser phaser;
public MyThread(char c, Phaser phaser) {
this.c = c;
this.phaser = phaser;
}
@Override
public void run() {
phaser.awaitAdvance(phaser.getPhase()); //此处可使用latch.await()
for(int i=0; i<100; i++) {
System.out.print(c+" ");
if(i % 10 == 9) {
System.out.println();
}
}
}
}

用Phaser替代CyclicBarrier更简单，CyclicBarrier的await()方法可以直接用Phaser的arriveAndAwaitAdvance()方法替代。

下面说说Phaser的高级用法，在Phaser内有2个重要状态，分别是phase和party。phase就是阶段，初值为0，当所有的线程执行完本轮任务，同时开始下一轮任务时，意味着当前阶段已结束，进入到下一阶段，phase的值自动加1。party就是线程，party=4就意味着Phaser对象当前管理着4个线程。Phaser还有一个重要的方法经常需要被重载，那就是boolean onAdvance(int phase, int registeredParties)方法。此方法有2个作用：1、当每一个阶段执行完毕，此方法会被自动调用，因此，重载此方法写入的代码会在每个阶段执行完毕时执行，相当于CyclicBarrier的barrierAction。2、当此方法返回true时，意味着Phaser被终止，因此可以巧妙的设置此方法的返回值来终止所有线程。例如：若此方法返回值为 phase>=3，其含义为当整个线程执行了4个阶段后，程序终止。

下面写个例子看看实际的应用。本例要实现的功能为：开启3个线程，分别打印字母a,b,c各10次，然后进入下一阶段打印后面的字母d,e,f各10次，然后再进入下一阶段.......以此类推，直到整个字母表全部打印完毕。在此期间主程序进入等待状态，直到3个工作线程全都结束，主程序才能结束。程序执行结果如下图所示：

代码如下：

public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
Phaser phaser = new Phaser(3) {//共有3个工作线程，因此在构造函数中赋值为3
@Override
protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
System.out.println("\n=========华丽的分割线=============");
//本例中，当只剩一个线程时，这个线程必定是主线程，返回true表示终结
return registeredParties == 1;
}
};
System.out.println("程序开始执行");
for(int i=0; i<3; i++) { //创建并启动3个线程
new MyThread((char)(97+i), phaser).start();
}
phaser.register(); //将主线程动态增加到phaser中，此句执行后phaser共管理4个线程
while(!phaser.isTerminated()) {//只要phaser不终结，主线程就循环等待
int n = phaser.arriveAndAwaitAdvance();
}
//跳出上面循环后，意味着phaser终结，即3个工作线程已经结束
System.out.println("程序结束");
}
}
class MyThread extends Thread {
private char c;
private Phaser phaser;
public MyThread(char c, Phaser phaser) {
this.c = c;
this.phaser = phaser;
}
@Override
public void run() {
while(!phaser.isTerminated()) {
for(int i=0; i<10; i++) { //将当前字母打印10次
System.out.print(c + " ");
}
//打印完当前字母后，将其更新为其后第三个字母，例如b更新为e，用于下一阶段打印
c = (char) (c+3);
if(c>'z') {
//如果超出了字母z，则在phaser中动态减少一个线程，并退出循环结束本线程
//当3个工作线程都执行此语句后，phaser中就只剩一个主线程了
phaser.arriveAndDeregister();
break;
}else {
//反之，等待其他线程到达阶段终点，再一起进入下一个阶段
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
}
}
}
}

最后，这篇文章写得非常好，看后收获非常大。http://whitesock.iteye.com/blog/1135457