CyclicBarrier线程屏障使用详解

**Java并发编程进阶：CyclicBarrier线程屏障使用教程** 在Java并发编程中，`CyclicBarrier`是一种强大的同步工具，它允许多个线程在达到一个共同的屏障点后相互等待，然后一起继续执行。本文将深入讲解`CyclicBarrier`的基本原理、关键特性以及使用方法，包括如何创建实例、设置回调任务，以及处理可能出现的异常情况。通过示例代码，您将学会如何利用`CyclicBarrier`实现多线程协作，例如分阶段并行计算和多玩家游戏同步。同时，本文还将对比`CyclicBarrier`与`CountDownLatch`的区别，帮助您选择最适合的同步工具，提升程序的并发效率和逻辑清晰度。掌握`CyclicBarrier`，让您的Java并发程序更加高效可靠！

CyclicBarrier是一种可重复使用的同步屏障，允许多个线程互相等待到达共同屏障点后继续执行。它通过await()方法阻塞线程，直到所有线程就绪，再统一释放，并可执行回调任务。支持固定数量线程协作、可选Runnable操作及异常处理，适用于分阶段并行计算等场景。与CountDownLatch不同，后者为一次性使用且是主线程等待其他线程完成。

在Java并发编程中，CyclicBarrier是一种同步工具，用于让一组线程在执行到某个点时相互等待，直到所有线程都到达该点后再继续执行。这种机制非常适合多线程协作的场景，比如并行计算中的阶段性同步。

理解CyclicBarrier的基本原理

CyclicBarrier的字面意思是“可循环使用的屏障”。它允许指定数量的线程在执行过程中到达一个公共的屏障点（barrier point），然后一起被释放。这个过程可以重复使用，因此称为“循环”。

当调用await()方法时，线程会被阻塞，直到所有参与的线程都调用了await()。一旦最后一个线程到达，所有等待的线程将同时被唤醒，并可选择性地执行一个预定义的“回调任务”。

• 支持固定数量的参与线程
• 可重复使用（重置后可再次使用）
• 可选的屏障操作（Runnable任务）

创建和使用CyclicBarrier实例

构造CyclicBarrier时需要传入参与线程的数量，也可以指定一个在所有线程到达后执行的Runnable任务。

示例代码如下：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {
    System.out.println("所有线程已就绪，开始下一阶段");
});
<p>for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在准备");
Thread.sleep((long)(Math.random() * 2000)); // 模拟准备工作耗时
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已准备好，等待其他线程");
barrier.await(); // 等待其他线程
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行后续任务");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
</p>

在这个例子中，三个线程各自准备完成后调用await()，只有当第三个线程调用后，屏障才会被打破，所有线程继续执行。

处理异常与中断情况

在调用await()时可能抛出两种异常：InterruptedException和BrokenBarrierException。

• 如果某个线程在等待时被中断，会抛出InterruptedException，同时屏障状态变为“破损”（broken）
• 一旦屏障破损，其他调用await()的线程也会收到BrokenBarrierException
• 可通过isBroken()方法检查屏障是否破损

建议在实际应用中合理捕获这些异常并做相应处理，避免程序逻辑混乱。

与CountDownLatch的区别及适用场景

虽然两者都能实现线程间的等待，但用途不同：

• CyclicBarrier是线程之间互相等待，且可重复使用；CountDownLatch是一个或多个线程等待其他线程完成，通常只使用一次
• CyclicBarrier更适合多线程协同计算、分阶段任务同步等场景
• 例如：多玩家游戏开始前等待所有人加载完成，或科学计算中各线程完成局部计算后进行全局汇总

基本上就这些。CyclicBarrier提供了一种简洁有效的线程同步方式，特别适合需要阶段性协同的并发任务。正确使用它可以提升程序的并发效率和逻辑清晰度。

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