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并发栅栏CyclicBarrier---简单问2
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并发栅栏CyclicBarrier---简单问
背景：前几天在网上看到关于Java并发包java.concurrent中一个连环炮的面试题，整理下以备不时之需。
CyclicBarrier简介：
栅栏类似于闭锁，它能够阻塞一组线程直到某个事件发生；它与闭锁(CountDownLatch)的区分关键在于，闭锁是所有线程等待一个外部事件的发生；而栅栏则是所有线程相互等待，直到所有线程都到达某一点时才打开栅栏，然后线程可以继续执行。
问题：
如果想实现所有的线程一起等待某个事件的发生，当某个事件发生时，所有线程一起开始往下执行的话，有什么好的办法吗？
回答：
可以使用栅栏，Java并发包中的CyclicBarrier。
又问：
你知道CyclicBarrier的实现原理吗？
回答：
CyclicBarrier.await方法调用CyclicBarrier.dowait方法，每次调用await方法都会使计数器-1，当减少到0时就会唤醒所有的线程。(计数器count就是线程总数,CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(100);)最核心的部分就是 int index = --count; 和 nextGeneration();方法。
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
try {
return dowait(false, 0L);
} catch (TimeoutException toe) {
throw new Error(toe); // cannot happen
}
}
public int await(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException,
BrokenBarrierException,
TimeoutException {
return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
}
private int dowait(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
TimeoutException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lock();
try {
final Generation g = generation; if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException(); if (Thread.interrupted()) {
breakBarrier();
throw new InterruptedException();
} int index = --count; // 最核心的部分就是此处1
if (index == 0) { // tripped
boolean ranAction = false;
try {
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null)
command.run();
ranAction = true;
nextGeneration(); // 最核心的部分就是此处2
return 0;
} finally {
if (!ranAction)
breakBarrier();
}
} // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
for (;;) {
try {
if (!timed)
trip.await();
else if (nanos > 0L)
nanos = trip.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException ie) {
if (g == generation && ! g.broken) {
breakBarrier();
throw ie;
} else {
// We're about to finish waiting even if we had not
// been interrupted, so this interrupt is deemed to
// "belong" to subsequent execution.
Thread.currentThread().interrupt();
}
} if (g.broken)
throw new BrokenBarrierException(); if (g != generation)
return index; if (timed && nanos <= 0L) {
breakBarrier();
throw new TimeoutException();
}
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
private void nextGeneration() {
// signal completion of last generation
trip.signalAll();
// set up next generation
count = parties;
generation = new Generation();
}
又问：
除此之外，您还知道其它的实现方式吗？
回答：
方案1：读写锁，刚开始主线程获取写锁，然后所有子线程获取读锁，然后等事件发生时主线程释放写锁；
方案2：CountDownLatch闭锁，CountDownLatch初始值设为1，所有子线程调用await方法等待， 等事件发生时调用countDown方法计数减为0；
方案3：Semaphore，Semaphore初始值设为N，刚开始主线程先调用acquire(N)申请N个信号量，其他线程调用acquire()阻塞等待，等事件发生时同时主线程释放N个信号量。
CountDownLatch闭锁实现模拟如下：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchDemo {
/**
* 模拟老爸去饭店
*/
public static void fatherToRes()
{
System.out.println("老爸步行去饭店需要3小时。");
}
/**
* 模拟老妈去饭店
*/
public static void motherToRes()
{
System.out.println("老妈挤公交去饭店需要2小时。");
}
/**
* 模拟我去饭店
*/
public static void meToRes()
{
System.out.println("我乘地铁去饭店需要1小时。");
}
/**
* 模拟一家人到齐了
*/
public static void togetherToEat()
{
System.out.println("一家人到齐了，开始吃饭");
}
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
new Thread()
{
public void run()
{
fatherToRes();
latch.countDown();
};
}.start();
new Thread()
{
public void run()
{
motherToRes();
latch.countDown();
};
}.start();
new Thread()
{
public void run()
{
meToRes();
latch.countDown();
};
}.start();
latch.await();
togetherToEat();
}
}
又问：
您觉得这些方式里哪个方式更好呢？
回答：
CountDownLatch闭锁是等待一组线程执行完毕后才能继续执行；
CyclicBarrier栅栏是能让一组线程达到一个同步点时被阻塞，直到最后一个线程达到，阻塞才会消失，其是可以循环使用的；
Semaphore信号量是只允许一定数量的线程同时执行，一般用来限制访问资源的线程数量。
又问：
如果你这个时候依然可以说出来你自己更好的实现方式，那么面试官肯定还会揪着这个继续问你。
