AQS之CyclicBarrier源码解析

83 阅读 0 评论 55 点赞

我是靠谱客的博主虚拟泥猴桃，最近开发中收集的这篇文章主要介绍AQS之CyclicBarrier源码解析，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

关注点

条件队列转同步队列的过程。
线程上锁和解锁的时机。

代码准备

public class CyclicBarrierTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);

        for(int i=0;i<5;i++){
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "开始等待其他线程");
                    cyclicBarrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");
                    //TODO 模拟业务处理
                    Thread.sleep(5000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完毕");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

debug分析过程

首先我们先来看下CyclicBarrier的构造函数，count属性为计数，parties属性为副本，用来循环获取锁重置count。

我们进入CyclicBarrier的wait方法。最醒目的就是我们的独占锁，看代码结构我们首先能够得出的就是条件队列trip(Condition)的await()方法是需要在锁的代码块中使用的。

然后看到计数器count减一，进入trip的await()方法。

看到 addConditionWaiter()方法，从名字上看就感到比较熟悉。我们在前面的reentrantlock，semaphore和countDownLatch中都能看到AQS的addWaiter()方法，是构建同步等待队列的双向链表的。可以猜测addConditionWaiter()方法应该就是构建条件队列单向链表的。

可以看到我们创建了一个first waiter和last waiter均为以该线程为属性，waitStatus为CONDITION(-2)的node节点并返回该节点。

我们构建单向链表返回后，走到下一语句。通过名字可以感受到可能是要释放锁。

进入该方法后发现是先获取锁状态state，因为当前是加锁中所以返回1，更多逻辑还要深入release()方法中。

跟进去就会发现走的是单纯的reentrantlock的解锁操作。

fullyRelease()方法就是返回1，此时锁状态state以变为0。

await()方法走到while循环，isOnSyncQueue()方法就是判断node节点是否为CONDITION(-2),是的话false。然后线程阻塞。

此时第控制第二个线程thread1。区别只有在入队条件队列时，入队操作上稍有不同，在条件队列的单链表中加入node节点并返回。

在第三个线程thread2进入wait()方法后就比较关键了。他要实现线程从条件队列到同步队列的转换。此时count为0，进入if判断。如果在CyclicBarrier创建时传入了后需要执行的逻辑，则直接执行，要不进入 nextGeneration()方法。

进入方法后可见后两行代码是count计数重置和生成新一代，可见thread0和thread1的队列转移在条件队列trip的 signalAll()方法中。

跟进doSingnalAll()方法，传入的是thread0所在的node。

首先置空lastWaiter和firstWaiter，可见要出队了。这又是一个经典的构造，和addWaiter()方法和enq()方法配合组件双向链表及入队操作一样。我们跟入transferForSignal()方法，来看看其实怎么和doSingnalAll()配合的。

我们看到先是通过cas操作将node(thread0)节点的waitStatus又-2变为0，然后看到了我们熟悉的enq()方法可知道，此时同步队列已经构建完成，thread0所在的节点入队。

first变为thread1所在的node节点，再次循环进入 transferForSignal()方法，将thread1所在的node入队同步队列。此时，同步队列中thread0和thread1均已入队。

再次回到while循环的判断，此时条件队列以到最后，所以跳出循环。

再次回到我们最外层的dowait()方法。此时通过nextGeneration()方法，我们完成了将条件队列的节点转移到了同步队列中，并完成了count计数器的重置以及生成新的generation。然后返回0，直接到finally代码块。就是我们熟悉的reentrantlock的释放锁部分。

这部分可详见reentrantlock解读，我就不详细截图了。

tryRelease()方法将锁状态state改为0，同时将绑定的线程置空释放锁。进入 unparkSuccessor(h)方法。

将头结点的waitStatus改为0，然后释放head节点的后一个节点(thread0)

然后thread0立刻被唤醒，跳出while循环。继续往下执行进入我们熟悉的acquireQueued()方法。

在tryAcquire方法中，获取锁成功，锁状态state改为0，绑定线程。返回上一层的await()方法无任何的操作。

返回index为2，再次进入finally中的unlock代码块，唤醒thread1。

countDownLatch与CyclicBarrier的区别

CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。
CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。
CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同。CountDownLatch一般用于一个或多个线程，等待其他线程执行完任务后，再执行。CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行。
CyclicBarrier 还可以提供一个 barrierAction，合并多线程计算结果。
CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现