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
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。
- 参数
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）。