CyclicBarrier详解

CyclicBarrier 是 Java 并发工具类，基于屏障点（Barrier）实现多线程协同等待。通过 await() 阻塞线程直至所有线程到达屏障，支持重置和屏障后动作。常用于分阶段任务或并行计算结果的合并。

一、核心功能

协同等待：多个线程互相等待，直到全部到达屏障点后继续执行。
可重用性：计数器可重置，支持多次任务分阶段执行。
屏障后动作 ：所有线程到达屏障后，可触发自定义的 Runnable 任务（如合并结果）。

二、核心方法

方法	说明
`CyclicBarrier(int parties)`	构造方法，指定等待的线程数
`CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)`	指定线程数和屏障后触发的任务
`int await()`	阻塞当前线程，直到所有线程到达屏障
`int await(long timeout, TimeUnit unit)`	带超时的等待，超时抛出 `TimeoutException`
`void reset()`	重置屏障，未到达的线程将抛出 `BrokenBarrierException`
`int getParties()`	获取屏障需要的线程数
`int getNumberWaiting()`	获取当前等待的线程数

三、典型使用场景

多阶段任务
例如：分批次处理数据，每批所有线程处理完成后进入下一阶段。
并行计算合并
例如：多个线程分别计算部分结果，所有线程完成后汇总最终结果。
模拟测试
让多个线程在特定阶段同步，观察并发行为。

四、代码示例

java 复制代码

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int threadCount = 3;
        // 定义屏障后的汇总任务
        Runnable mergeAction = () -> System.out.println("所有线程到达屏障，开始合并结果...");
        
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadCount, mergeAction);

        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println("线程计算中...");
                    Thread.sleep(1000);
                    barrier.await(); // 等待其他线程
                    System.out.println("线程继续执行后续任务...");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

五、注意事项

线程阻塞
await() 会阻塞线程，若线程池中工作线程数不足，可能导致死锁。
异常处理
若有线程在等待时被中断或超时，屏障将损坏（BrokenBarrierException），需调用 reset() 重置。
屏障动作执行
屏障后的 Runnable 任务由最后到达屏障的线程执行，其他线程继续前需等待该任务完成。
重置风险
reset() 会立即打破当前屏障，可能导致未到达的线程抛出异常，需谨慎使用。

六、对比 CountDownLatch

特性	`CyclicBarrier`	`CountDownLatch`
重用性	支持重置，可重复使用	一次性
核心角色	多线程互相等待	主线程等待子线程或子线程等待主线程
触发条件	所有线程到达屏障点	计数器归零
附加任务	支持屏障后执行自定义任务	无

七、高级用法

1. 分阶段任务

java 复制代码

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("阶段完成，进入下一阶段"));
// 多线程分阶段执行任务
for (int stage = 1; stage <= 3; stage++) {
    new Thread(() -> {
        doStageWork(stage);
        barrier.await(); // 等待所有线程完成当前阶段
    }).start();
}

2. 处理屏障损坏

java 复制代码

try {
    barrier.await();
} catch (BrokenBarrierException e) {
    System.out.println("屏障已损坏，需重置或终止任务");
    barrier.reset(); // 重置屏障
}

总结：
CyclicBarrier 适用于多线程分阶段协同工作的场景，通过可重用性和屏障后任务简化复杂同步逻辑。与 CountDownLatch 不同，它强调线程间的对等协作而非单向依赖。