编写一个示例程序，展示如何使用 CyclicBarrier 类进行多线程同步和协作

八股文_Java并发基础题 0 24

示例程序：使用 `CyclicBarrier` 实现多线程同步与协作**

以下程序演示了如何使用 CyclicBarrier 在多线程中实现任务同步。例如，多个线程模拟运动员在跑步比赛中，只有当所有人到达终点后，裁判才宣布比赛结束。

代码实现

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

public class CyclicBarrierExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个 CyclicBarrier，等待 5 个线程到达后执行
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
            System.out.println("All participants have finished. Judge announces the result!");
        });

        // 创建并启动 5 个线程
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            new Thread(new Participant(barrier, "Runner-" + i)).start();
        }
    }
}

// 模拟参与者的任务
class Participant implements Runnable {
    private final CyclicBarrier barrier;
    private final String name;

    public Participant(CyclicBarrier barrier, String name) {
        this.barrier = barrier;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(name + " is running...");
            // 模拟任务执行时间
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000));

            System.out.println(name + " reached the finish line.");
            // 等待其他线程
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

程序说明

CyclicBarrier 的创建：

new CyclicBarrier(5, Runnable action)：
- 参数 5 指定有 5 个线程需要到达同步点。
- 第二个参数是回调动作，当所有线程都到达屏障时，自动执行。

barrier.await() 的作用：

每个线程执行到屏障后会调用 await()，然后阻塞，直到所有线程都调用了 await()。
当最后一个线程调用 await() 时，屏障打开，所有线程继续执行。

任务模拟：

线程模拟不同的运动员，它们完成任务的时间不一致（通过 Thread.sleep 模拟随机时间）。
当所有运动员到达终点后，裁判宣布结果。

回调任务：

CyclicBarrier 的回调任务（裁判宣布结果）在屏障打开时由最后一个到达的线程执行。

示例输出

运行示例代码后，输出可能如下：

Runner-1 is running...
Runner-2 is running...
Runner-3 is running...
Runner-4 is running...
Runner-5 is running...
Runner-3 reached the finish line.
Runner-5 reached the finish line.
Runner-1 reached the finish line.
Runner-4 reached the finish line.
Runner-2 reached the finish line.
All participants have finished. Judge announces the result!

适用场景

多线程的阶段性任务同步：
- 适用于分阶段任务的场景，例如多个线程在完成第一阶段后再统一进入第二阶段。
并发任务的协调：
- 如跑步比赛、分布式任务的汇总、数据处理任务的阶段性同步。
循环使用：
- CyclicBarrier 可以被重复使用，适合需要多次同步的场景。

扩展：CyclicBarrier 的常见方法

await()：
- 阻塞当前线程，直到所有线程到达屏障。
- 如果屏障被中断或重置，会抛出 BrokenBarrierException。
reset()：
- 重置屏障，唤醒所有等待的线程，并让屏障重新可用。
getNumberWaiting()：
- 返回当前等待屏障的线程数量。
isBroken()：
- 检查屏障是否被中断。

总结

CyclicBarrier 的核心功能：
- 用于多线程的同步，当所有线程都到达屏障时，再统一执行。
- 提供了回调功能，方便实现额外的任务。
应用场景：
- 阶段性任务同步（如任务分组执行）。
- 并发任务的协调（如多人协作或比赛）。

示例程序：使用 CyclicBarrier 实现多线程同步与协作**

代码实现

程序说明

示例输出

适用场景

扩展：CyclicBarrier 的常见方法

总结

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