Java 详解循环屏障CyclicBarrier如何实现多线程分段等待执行完成

这里将会详细讲解Java中循环屏障CyclicBarrier如何实现多线程分段等待执行完成，我们首先需要了解CyclicBarrier的基本概念和用法，然后再通过两个示例来说明CyclicBarrier的使用。

1. CyclicBarrier概念和用法

1.1 概念

CyclicBarrier是Java中一个同步机制，允许一组线程相互等待，直到所有线程都到达某个公共屏障点（common barrier point）之后再一起执行。CyclicBarrier的屏障可以重复使用，因此称之为循环屏障。

通常情况下，CyclicBarrier的使用分为两步：初始化和等待。初始化时需要指定屏障点的数量，即需要等待的线程数量；等待时，所有线程都将被阻塞，直到所有线程都到达屏障点。

1.2 用法

CyclicBarrier的使用分为两个步骤：初始化和等待。

1.2.1 初始化

CyclicBarrier的初始化通过下面的构造函数进行：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

其中，parties表示需要等待的线程数量，barrierAction表示所有线程都到达屏障点后需要执行的操作，如果不需要执行操作，则可以将该参数置为null。

下面是一个简单的示例：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

这个代码表示需要等待3个线程到达屏障点后再一起执行。

1.2.2 等待

线程到达屏障点后可以调用await()方法进行等待：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException

在所有线程都调用了await()方法之后，它们将被阻塞，直到所有线程都到达屏障点。

2. 示例

2.1 示例1

现在有3个线程，每个线程分别打印字母A、B、C，但是需要保证打印顺序为ABCABCABC。这可以通过CyclicBarrier来实现。

首先，初始化CyclicBarrier：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

接下来，在每个线程的run()方法中，分别调用await()方法等待其他线程：

public void run() {
    try {
        System.out.print("A");
        barrier.await();

        System.out.print("B");
        barrier.await();

        System.out.print("C");
        barrier.await();
    } catch (InterruptedException ex) {
        ex.printStackTrace();
    } catch (BrokenBarrierException ex) {
        ex.printStackTrace();
    }
}

这里，A线程首先打印字母A，然后调用await()方法等待其他线程；B线程打印字母B，然后调用await()方法等待其他线程；C线程打印字母C，然后调用await()方法等待其他线程。

最后，所有线程都到达屏障点后，它们将一起执行，输出顺序为ABCABCABC。

2.2 示例2

现在有6个线程，每个线程要做一些耗时的操作，但是需要每3个线程为一组等待，等待每组中的所有线程完成操作之后再一起执行。这可以用CyclicBarrier来实现。

首先，初始化CyclicBarrier，需要等待6个线程，将它们分为两组，每组3个线程：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("The current group has finished all tasks.");
    }
});

这里指定了一个Runnable对象，表示每组3个线程都完成了任务之后需要执行的操作。

接下来，在每个线程的run()方法中，先执行一些耗时的操作，然后调用await()方法等待其他线程：

public void run() {
    // do some time-consuming task
    System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " has finished its task.");

    try {
        barrier.await();
    } catch (InterruptedException ex) {
        ex.printStackTrace();
    } catch (BrokenBarrierException ex) {
        ex.printStackTrace();
    }
}

这里，每个线程先执行一些耗时的任务，然后调用await()方法等待其他线程。

最后，每组中的所有线程都完成了任务之后，它们将一起执行，然后执行指定的任务，输出"The current group has finished all tasks."。接着，另外一组中的所有线程也将执行相同的过程，直到所有线程都完成了任务。

3. 总结

CyclicBarrier是Java中一个很有用的同步机制，可以用于多线程分段等待执行完成等场景，使用起来也很简单，只需要初始化CyclicBarrier，然后让每个线程调用await()方法等待其他线程。在等待点达到之后，所有线程将一起执行。

以上就是Java循环屏障CyclicBarrier如何实现多线程分段等待执行完成的详细攻略，希望对您有所帮助。