`CyclicBarrier` 是 Java 的并發工具類，允許一組線程相互等待，直到所有線程都到達某個公共屏障點。當所有參與線程都調用 `await()` 方法到達屏障點時，它們才能繼續執行。`CyclicBarrier` 在多線程編程中非常有用，特別是在需要協調線程的執行順序時。 ### 實際使用場景 #### 1\. **多階段任務協調** 在許多應用場景中，任務可以被分解為多個階段，每個階段都需要多個線程的協作。例如，在一個并行計算的程序中，不同線程可能需要在某個計算階段完成后才能開始下一階段。`CyclicBarrier` 可以用于確保所有線程都完成當前階段的工作后再進入下一階段。 **示例代碼：** ~~~ java復制代碼import java.util.concurrent.CyclicBarrier; public class CyclicBarrierExample { private static final int THREAD_COUNT = 3; public static void main(String[] args) { // 創建一個 CyclicBarrier，用于等待 3 個線程 CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT, () -> { // 當所有線程都到達屏障點時，執行的操作 System.out.println("All threads have reached the barrier. Moving to the next phase."); }); // 啟動 3 個線程，每個線程都在某個階段等待屏障 for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { new Thread(new Task(barrier)).start(); } } static class Task implements Runnable { private final CyclicBarrier barrier; public Task(CyclicBarrier barrier) { this.barrier = barrier; } @Override public void run() { try { // 模擬某個階段的任務 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is performing task."); Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000)); // 到達屏障點，等待其他線程 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " reached the barrier."); barrier.await(); // 等待所有線程到達屏障點 // 所有線程都到達后，執行的操作 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues after barrier."); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } ~~~ 在這個示例中，`CyclicBarrier` 用于協調三個線程，確保它們在執行完某個階段的任務后都到達屏障點，然后再繼續執行下一階段。 #### 2\. **并行數據處理** 在并行數據處理場景中，`CyclicBarrier` 可以用來分階段處理數據。例如，在將數據分成多個部分并在多個線程中處理后，需要在所有線程完成數據處理之前進行某些操作（如匯總或結果處理）。 **示例代碼：** ~~~ java復制代碼import java.util.concurrent.CyclicBarrier; import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; public class ParallelDataProcessing { private static final int THREAD_COUNT = 4; public static void main(String[] args) { CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT, () -> { System.out.println("All threads completed data processing phase."); }); // 啟動多個線程進行數據處理 for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { new Thread(new DataProcessingTask(barrier)).start(); } } static class DataProcessingTask implements Runnable { private final CyclicBarrier barrier; public DataProcessingTask(CyclicBarrier barrier) { this.barrier = barrier; } @Override public void run() { try { // 處理數據 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is processing data."); Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000)); // 到達屏障點，等待其他線程 barrier.await(); // 等待所有線程完成數據處理 // 所有線程都完成后執行的操作 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues with post-processing."); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } } } ~~~ 在這個示例中，`CyclicBarrier` 用于協調多個線程的數據處理任務，確保所有線程完成數據處理后再進行后續操作。 #### 3\. **游戲中的同步** 在某些多人游戲中，可能需要確保所有玩家在某個游戲階段完成某項任務后，才能開始下一階段的任務。`CyclicBarrier` 可以用于這種場景，確保所有玩家都完成當前任務后才開始下一階段。 **示例代碼：** ~~~ java復制代碼import java.util.concurrent.CyclicBarrier; public class GameSynchronization { private static final int PLAYER_COUNT = 4; public static void main(String[] args) { CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(PLAYER_COUNT, () -> { System.out.println("All players are ready. Starting the next round."); }); // 啟動多個線程模擬玩家 for (int i = 0; i < PLAYER_COUNT; i++) { new Thread(new Player(barrier)).start(); } } static class Player implements Runnable { private final CyclicBarrier barrier; public Player(CyclicBarrier barrier) { this.barrier = barrier; } @Override public void run() { try { // 模擬玩家準備階段 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is getting ready."); Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000)); // 到達屏障點，等待其他玩家 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting at the barrier."); barrier.await(); // 等待所有玩家準備好 // 所有玩家都準備好后執行的操作 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues to play."); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } } ~~~ 在這個示例中，`CyclicBarrier` 用于同步游戲中的多個玩家，確保所有玩家在每個游戲回合開始前都準備好。 ### 總結 `CyclicBarrier` 是一種非常有用的并發工具類，用于協調一組線程，確保它們在到達某個屏障點之前保持同步。它的主要應用場景包括多階段任務協調、并行數據處理和游戲中的同步等。在這些場景中，`CyclicBarrier` 可以確保線程按照預期的順序進行操作，提高程序的穩定性和一致性。