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CyclicBarrier详解：从实现到使用技巧

1. 相关字段

CyclicBarrier（回环栅栏）通过以下字段实现线程安全：

• ReentrantLock lock：用于保证线程安全，实现了独占锁机制。
• Condition trip：线程阻塞时的等待条件。
• int parties：需要等待的线程数。
• Runnable barrierCommand：栅栏打开时首先执行的任务。
• Generation generation：记录当前栅栏所处的代号。
• int count：当前还需要等待的线程数。

2. 构造函数

CyclicBarrier 提供两个重载构造函数：

public CyclicBarrier(int parties) {    this(parties, null);}public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {    if (parties <= 0)        throw new IllegalArgumentException();    this.parties = parties;    this.count = parties;    this.barrierCommand = barrierAction;}

3. 核心方法

3.1 await方法

• await()：无参数版本，调用dowait(false, 0L)。
• await(long timeout, TimeUnit unit)：带有超时参数，调用dowait(true, unit.toNanos(timeout))。

3.2 dowait方法

dowait 是核心逻辑，实现了栅栏的等待与唤醒机制：

private int dowait(boolean timed, long nanos)    throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {    final ReentrantLock lock = this.lock;    lock.lock();    try {        final Generation g = generation;        if (g.broken)            throw new BrokenBarrierException();        if (Thread.interrupted()) {            breakBarrier();            throw new InterruptedException();        }        int index = --count;        if (index == 0) {            boolean ranAction = false;            try {                final Runnable command = barrierCommand;                if (command != null)                    command.run();                ranAction = true;                nextGeneration();                return 0;            } finally {                if (!ranAction)                    breakBarrier();            }        }        for (;;) {            try {                if (!timed)                    trip.await();                else if (nanos > 0L)                    nanos = trip.awaitNanos(nanos);            } catch (InterruptedException ie) {                if (g == generation && !g.broken) {                    breakBarrier();                    throw ie;                } else {                    Thread.currentThread().interrupt();                }            }            if (g.broken)                throw new BrokenBarrierException();            if (g != generation)                return index;            if (timed && nanos <= 0L) {                breakBarrier();                throw new TimeoutException();            }        }    } finally {        lock.unlock();    }}

3.2.1 breakBarrier方法

private void breakBarrier() {    generation.broken = true;    count = parties;    trip.signalAll();}

3.2.2 nextGeneration方法

private void nextGeneration() {    trip.signalAll();    count = parties;    generation = new Generation();}

3.2.3 reset方法

public void reset() {    final ReentrantLock lock = this.lock;    lock.lock();    try {        breakBarrier();        nextGeneration();    } finally {        lock.unlock();    }}

4. 问题解析

4.1 dowait中的锁释放问题

在dowait方法中，锁是在finally块中释放的。第一个线程获取锁后进入等待状态，其他线程如何获取锁？答案在于Condition的await方法内部，通过unparkSuccessor唤醒后继线程，允许它们获取锁继续执行。

5. 更新日志

• 3.19日更新了问题解析的问题1。

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