CyclicBarrier 是多线程协同的利器,适合需要多次同步的场景,本文通过代码示例讲解什么是 Java 的 CyclicBarrier,感兴趣的朋友一起看看吧
你的回答（口语化，面试场景）
面试官：什么是 Java 的 CyclicBarrier？
你：
好的，我来举个例子说明。比如一个游戏需要5个玩家全部准备就绪才能开始，这时候可以用 CyclicBarrier。
核心作用
CyclicBarrier 让一组线程互相等待，直到所有线程都到达屏障点（Barrier），再一起继续执行。它像一道关卡，必须等所有线程到齐才能放行。
核心特性
- 可重复使用：所有线程通过屏障后，CyclicBarrier 会自动重置（比如玩家结束一局后，可以开始下一局）。
- 支持回调：可以设置一个回调任务（Runnable），在所有线程到达屏障后触发（比如发游戏开始的广播）。
- 使用场景
- 分阶段任务：多线程分批次处理数据，等待所有线程完成第一阶段后，再统一进入第二阶段。
- 压测模拟：模拟1000个用户同时发起请求（等所有线程就绪后同时触发）。
- 分布式协同：多个微服务节点完成初始化后，同时对外提供服务。
代码示例
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | // 3个线程互相等待，全部到达后执行回调 CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> { System.out.println("所有玩家已就位，游戏开始！"); }); // 玩家线程 executor.submit(() -> { System.out.println("玩家A准备完成"); barrier.await(); // 等待其他玩家 System.out.println("玩家A开始游戏"); }); // 类似地提交玩家B、C的线程 |
对比 CountDownLatch
- 重置能力：CyclicBarrier 可重复用，CountDownLatch 只能一次性。
- 触发角色：CyclicBarrier 是线程互相等待，CountDownLatch 是主线程等待子线程。
预测面试官可能的追问及回答
追问1：如果某个线程在 await() 时被中断了，会发生什么？
回答：
- 被中断的线程会抛出 InterruptedException，同时其他等待的线程会收到 BrokenBarrierException，屏障会失效。
- 需要调用 reset() 重置屏障后才能继续使用。
追问2：CyclicBarrier 底层是如何实现的？
回答：
- 基于 ReentrantLock 和 Condition。
- 内部维护一个计数器，线程调用 await() 时计数器减1。
- 当计数器归零时，触发回调任务，并唤醒所有等待线程。
知识框架与底层原理补充
核心机制
| 组件 | 作用 |
|---------------------|-------------------------------------------------------------------------|
| 屏障点（Barrier） | 线程必须等待其他线程到达的位置。 |
| Generation | 记录当前屏障的状态（是否已破坏），支持重置后复用。 |
| 回调任务 | 可选的 Runnable，由最后一个到达屏障的线程执行。 |
源码级实现逻辑
初始化：设置参与线程数（parties）和回调任务。
await() 流程：
- 获取锁（ReentrantLock），检查屏障是否已破坏（Broken）。
- 减少剩余计数（count），若 count == 0，执行回调并唤醒所有线程。
- 若未归零，线程通过 Condition.await() 进入等待队列。
使用注意事项
- 获取锁（ReentrantLock），检查屏障是否已破坏（Broken）。
- 减少剩余计数（count），若 count == 0，执行回调并唤醒所有线程。
- 若未归零，线程通过 Condition.await() 进入等待队列。
实战案例
- 场景：电商大促时，统计各区域销量并汇总。
- 方案：
创建 CyclicBarrier，线程数与区域数相同。
每个线程计算一个区域的销量，完成后调用 await()。
所有线程到达后，触发回调任务汇总总销量。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 | CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4, () -> { System.out.println("全部区域销量计算完成，总销量：" + total); }); // 4个区域计算线程 for (int i = 0; i < 4; i++) { executor.submit(() -> { calculateRegionSales(); barrier.await(); }); } |
总结
- CyclicBarrier 是多线程协同的利器，适合需要多次同步的场景（如分阶段任务）。
- 理解底层锁机制和异常处理，避免因线程中断导致屏障失效。
- 优先于 CountDownLatch 的场景：需重复触发同步点，或需要回调任务统一处理结果。