Класс CyclicBarrier используется при создании группы параллельно выполняемых задач, завершения которых необходимо дождаться до перехода к следующей фазе. Все параллельные задачи «приостанавливаются» у барьера, чтобы сделать возможным их согласованное продвижение вперед. Класс очень похож на CountDownLatch, за одним важным исключением: CountDownLatch является «одноразовым», a CyclicBarrier может использоваться снова и снова.
Имитации привлекали меня с первых дней работы с компьютерами, и параллельные вычисления играют в них ключевую роль. Даже самая первая программа, которую я написал на BASIC, имитировала скачки на ипподроме. Вот как выглядит объектно-ориентированная, многопоточная версия этой программы с использованием CyclicBarrier:
//: concurrency/HorseRace.java
// Using CyclicBarriers.
import java.util.concurrent.*;
import java.util.*;
import static net.mindview.util.Print.*;
class Horse implements Runnable {
private static int counter = 0;
private final int id = counter++;
private int strides = 0;
private static Random rand = new Random(47);
private static CyclicBarrier barrier;
public Horse(CyclicBarrier b) { barrier = b; }
public synchronized int getStrides() { return strides; }
public void run() {
try {
while(!Thread.interrupted()) {
synchronized(this) {
strides += rand.nextInt(3); // Produces 0, 1 or 2
}
barrier.await();
}
} catch(InterruptedException e) {
// Приемлемый вариант выхода
} catch(BrokenBarrierException e) {
// Исключение, которое нас интересует
throw new RuntimeException(e);
}
}
public String toString() { return "Horse " + id + " "; }
public String tracks() {
StringBuilder s = new StringBuilder();
for(int i = 0; i < getStrides(); i++)
s.append("*");
s.append(id);
return s.toString();
}
}
public class HorseRace {
static final int FINISH_LINE = 75;
private List<Horse> horses = new ArrayList<Horse>();
private ExecutorService exec =
Executors.newCachedThreadPool();
private CyclicBarrier barrier;
public HorseRace(int nHorses, final int pause) {
barrier = new CyclicBarrier(nHorses, new Runnable() {
public void run() {
StringBuilder s = new StringBuilder();
for(int i = 0; i < FINISH_LINE; i++)
s.append("="); // Забор на беговой дорожке
print(s);
for(Horse horse : horses)
print(horse.tracks());
for(Horse horse : horses)
if(horse.getStrides() >= FINISH_LINE) {
print(horse + "won!");
exec.shutdownNow();
return;
}
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(pause);
} catch(InterruptedException e) {
print("barrier-action sleep interrupted");
}
}
});
for(int i = 0; i < nHorses; i++) {
Horse horse = new Horse(barrier);
horses.add(horse);
exec.execute(horse);
}
}
public static void main(String[] args) {
int nHorses = 7;
int pause = 200;
if(args.length > 0) { // Необязательный аргумент
int n = new Integer(args[0]);
nHorses = n > 0 ? n : nHorses;
}
if(args.length > 1) { // Необязательный аргумент
int p = new Integer(args[1]);
pause = p > -1 ? p : pause;
}
new HorseRace(nHorses, pause);
}
} /* (Execute to see output) *///:~
Для объекта CyclicBarrier можно задать «барьерное действие» — объект Runnable, автоматически запускаемый при обнулении счетчика (еще одно отличие CyclicBarrier от CountdownLatch). В нашем примере барьерное действие определяется в виде безымянного класса, передаваемого конструктору CyclicBarrier.
Я попытался сделать так, чтобы каждый объект лошади отображал себя, но порядок отображения зависел от диспетчера задач. Благодаря CyclicBarrier каждая лошадь делает то, что ей необходимо для продвижения вперед, а затем ожидает у барьера перемещения всех остальных лошадей. Когда все лошади переместятся, CyclicBarrier автоматически вызывает «барьерную» задачу Runnable, чтобы отобразить всех лошадей по порядку вместе с барьером. Как только все задачи пройдут барьер, последний автоматически становится готовым для следующего захода.
