CyclicBarrier.doc

CyclicBarrier2010-09-30 15:01:50|分类：JAVA线程安全|字号订阅java.util.concurrent.CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到所有到达，然后他们才可以跨越屏障点(commonbarrierpoint)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时CyclicBarrier很有用。因为该barrier在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环的barrier。CyclicBarrier支持一个可选的Runnable 对象参数，在一组线程中的最后一个线程到达之后执行它（但在释放所有线程之前），该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作很有用。注意1:CyclicBarrier支持一个可选的Runnable，在一组线程中的最后一个线程到达之后（但在释放所有线程之前）执行Runnable示例用法：下面是一个在并行分解设计中使用barrier的例子：class Solver final int N; final float data; final CyclicBarrier barrier; class Worker implements Runnable int myRow; Worker(int row) myRow = row; public void run() while (!done() processRow(myRow); try barrier.await(); catch (InterruptedException ex) return; catch (BrokenBarrierException ex) return; public Solver(float matrix) data = matrix; N = matrix.length; barrier = new CyclicBarrier(N, new Runnable() public void run() mergeRows(.); ); for (int i = 0; i N; +i) new Thread(new Worker(i).start(); waitUntilDone(); 在这个例子中，每个worker线程处理矩阵的一行，在处理完所有的行之前，该线程将一直在屏障处等待。处理完所有的行之后，将执行所提供的Runnable屏障操作，并合并这些行。如果合并者确定已经找到了一个解决方案，那么done()将返回true，所有的worker线程都将终止。注意1:这个例子感觉不怎么好。done()和waitUntilDone()对阅读代码干扰很大。如果屏障操作在执行时不依赖于正挂起的线程，则线程组中的任何线程在获得释放时都能执行该操作。为方便此操作，每次调用await()都将返回能到达屏障处的线程的序列号。然后，您可以选择哪个线程应该执行屏障操作，例如：if (barrier.await() = 0) / log the completion of this iteration 注意：barrier.await()=barrier.getParties()-1表示是第一个到达的线程，barrier.await()=0表示这是最后一个到达的线程，当然此时它已经跨过了屏障。至于线程是第几个跨越障碍的线程，这个不清楚，应该和线程的调度有关。可以参照实例1。对于失败的同步尝试，CyclicBarrier使用了一种要么全部要么全不(all-or-none)的破坏模式：如果因为中断、失败或者超时等原因，导致线程过早地离开了屏障点，那么在该屏障点等待的其他所有线程也将通过BrokenBarrierException（如果它们几乎同时被中断，则用InterruptedException）以反常的方式离开。注意：如果因为中断、失败或者超时等原因，导致线程跨过了屏障点，那么其他线程将过BrokenBarrierException的方式跨过。（如果它们几乎同时被中断，则用InterruptedException）Memory consistency effects: Actions in a thread prior to callingawait()happen-beforeactions that are part of the barrier action, which in turnhappen-beforeactions following a successful return from the correspondingawait()in other threads.await()一定比在它之前的代码后执行，await()一定比它之后的代码先被执行;await()之前的代码一定比Runnable barrierAction先被执行，Runnable barrierAction一定比await()之后的代码先被执行主要方法publicCyclicBarrier(intparties,RunnablebarrierAction)创建一个新的CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动barrier时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入barrier的线程执行。参数：parties-在启动barrier前必须调用await()的线程数barrierAction-在启动barrier时执行的命令；如果不执行任何操作，则该参数为null抛出：IllegalArgumentException-如果parties小于1publicCyclicBarrier(intparties,RunnablebarrierAction)创建一个新的CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动barrier时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入barrier的线程执行。参数：parties-在启动barrier前必须调用await()的线程数barrierAction-在启动barrier时执行的命令；如果不执行任何操作，则该参数为null抛出：IllegalArgumentException-如果parties小于1publicintgetParties()返回要求启动此barrier的参与者数目。返回：要求启动此barrier的参与者数目publicintawait()throwsInterruptedException,BrokenBarrierException在所有参与者都已经在此barrier上调用await方法之前，将一直等待。如果当前线程不是将到达的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它，且在发生以下情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：*最后一个线程到达；或者*其他某个线程中断当前线程；或者*其他某个线程中断另一个等待线程；或者*其他某个线程在等待barrier时超时；或者*其他某个线程在此barrier上调用reset()。如果当前线程：*在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者*在等待时被中断则抛出InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。如果在线程处于等待状态时barrier被reset()，或者在调用await时barrier被损坏，抑或任意一个线程正处于等待状态，则抛出BrokenBarrierException异常。如果任何线程在等待时被中断，则其他所有等待线程都将抛出BrokenBarrierException异常，并将barrier置于损坏状态。如果当前线程是最后一个将要到达的线程，并且构造方法中提供了一个非空的屏障操作，则在允许其他线程继续运行之前，当前线程将运行该操作。如果在执行屏障操作过程中发生异常，则该异常将传播到当前线程中，并将barrier置于损坏状态。返回：到达的当前线程的序列号，其中，getParties()-1指示将到达的第一个线程，零指示最后一个到达的线程抛出：InterruptedException-如果当前线程在等待时被中断BrokenBarrierException-如果另一个线程在当前线程等待时被中断或超时，或者重置了barrier，或者在调用await时barrier被损坏，抑或由于异常而导致屏障操作（如果存在）失败。注意1:返回是到达的当前线程的序列号，但是本质表示在当前线程到达时，还需要await几个线程。barrier.await()=barrier.getParties()-1表示是第一个到达的线程，barrier.await()=0表示这是最后一个到达的线程，当然此时它已经跨过了屏障。至于线程是第几个跨越障碍的线程，这个不清楚，应该和线程的调度有关。注意2:如果当前线程不是将到达的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它。这里的禁用应该是指不分配时间片段给它吧。publicintawait(longtimeout,TimeUnitunit)throwsInterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException在所有参与者都已经在此屏障上调用await方法之前将一直等待,或者超出了指定的等待时间。如果当前线程不是将到达的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它，且在发生以下情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：*最后一个线程到达；或者*超出指定的超时时间；或者*其他某个线程中断当前线程；或者*其他某个线程中断另一个等待线程；或者*其他某个线程在等待barrier时超时；或者*其他某个线程在此barrier上调用reset()。如果当前线程：*在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者*在等待时被中断则抛出InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。如果超出指定的等待时间，则抛出TimeoutException异常。如果该时间小于等于零，则此方法根本不会等待。如果在线程处于等待状态时barrier被reset()，或者在调用await时barrier被损坏，抑或任意一个线程正处于等待状态，则抛出BrokenBarrierException异常。如果任何线程在等待时被中断，则其他所有等待线程都将抛出BrokenBarrierException，并将屏障置于损坏状态。如果当前线程是最后一个将要到达的线程，并且构造方法中提供了一个非空的屏障操作，则在允许其他线程继续运行之前，当前线程将运行该操作。如果在执行屏障操作过程中发生异常，则该异常将传播到当前线程中，并将barrier置于损坏状态。参数：timeout-等待barrier的时间unit-超时参数的时间单位返回：到达的当前线程的索引，其中，索引getParties()-1指示第一个将要到达的线程，零指示最后一个到达的线程抛出：InterruptedException-如果当前线程在等待时被中断TimeoutException-如果超出了指定的超时时间BrokenBarrierException-如果另一个线程在当前线程等待时被中断或超时，或者重置了barrier，或者调用await时barrier被损坏，抑或由于异常而导致屏障操作（如果存在）失败。publicbooleanisBroken()查询此屏障是否处于损坏状态。返回：如果因为构造或最后一次重置而导致中断或超时，从而使一个或多个参与者摆脱此barrier，或者因为异常而导致某个屏障操作失败，则返回true；否则返回false。publicvoidreset()将屏障重置为其初始状态。如果所有参与者目前都在屏障处等待，则它们将返回，同时抛出一个BrokenBarrierException。注意，在由于其他原因造成损坏之后，实行重置可能会变得很复杂；此时需要使用其他方式重新同步线程，并选择其中一个线程来执行重置。与为后续使用创建一个新barrier相比，这种方法可能更好一些。publicintgetNumberWaiting()返回当前在屏障处等待的参与者数目。此方法主要用于调试和断言。返回：当前阻塞在await()中的参与者数目。实例1importjava.util.concurrent.BrokenBarrierException;importjava.util.concurrent.CyclicBarrier;publicclassCyclicBarrierDemoCyclicBarrierDemo()intnumber=5;CyclicBarrierbarrier=newCyclicBarrier(number);tryfor(inti=0;inumber;i+)newCyclicBarrierDemoThread(thread+i,barrier).start();Thread.sleep(100);catch(InterruptedExceptione)e.print