我们经常会遇到这样的情景，在进行某个活动前需要等待人全部都齐了才开始。例如吃饭时要等全家人都上座了才动筷子，旅游时要等全部人都到齐了才出发，比赛时要等运动员都上场后才开始。在JUC包中为我们提供了一个同步工具类能够很好的模拟这类场景，它就是CyclicBarrier类。利用CyclicBarrier类可以实现一组线程相互等待，当所有线程都到达某个屏障点后再进行后续的操作。下图演示了这一过程。

在CyclicBarrier类的内部有一个计数器，每个线程在到达屏障点的时候都会调用await方法将自己阻塞，此时计数器会减1，当计数器减为0的时候所有因调用await方法而被阻塞的线程将被唤醒。这就是实现一组线程相互等待的原理，下面我们先看看CyclicBarrier有哪些成员变量。

 1 //同步操作锁
 2 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 3 //线程拦截器
 4 private final Condition trip = lock.newCondition();
 5 //每次拦截的线程数
 6 private final int parties;
 7 //换代前执行的任务
 8 private final Runnable barrierCommand;
 9 //表示栅栏的当前代
10 private Generation generation = new Generation();
11 //计数器
12 private int count;
13 
14 //静态内部类Generation
15 private static class Generation {
16     boolean broken = false;
17 }

上面贴出了CyclicBarrier所有的成员变量，可以看到CyclicBarrier内部是通过条件队列trip来对线程进行阻塞的，并且其内部维护了两个int型的变量parties和count，parties表示每次拦截的线程数，该值在构造时进行赋值。count是内部计数器，它的初始值和parties相同，以后随着每次await方法的调用而减1，直到减为0就将所有线程唤醒。CyclicBarrier有一个静态内部类Generation，该类的对象代表栅栏的当前代，就像玩游戏时代表的本局游戏，利用它可以实现循环等待。barrierCommand表示换代前执行的任务，当count减为0时表示本局游戏结束，需要转到下一局。在转到下一局游戏之前会将所有阻塞的线程唤醒，在唤醒所有线程之前你可以通过指定barrierCommand来执行自己的任务。接下来我们看看它的构造器。

 1 //构造器1
 2 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
 3     if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
 4     this.parties = parties;
 5     this.count = parties;
 6     this.barrierCommand = barrierAction;
 7 }
 8 
 9 //构造器2
10 public CyclicBarrier(int parties) {
11     this(parties, null);
12 }

CyclicBarrier有两个构造器，其中构造器1是它的核心构造器，在这里你可以指定本局游戏的参与者数量(要拦截的线程数)以及本局结束时要执行的任务，还可以看到计数器count的初始值被设置为parties。CyclicBarrier类最主要的功能就是使先到达屏障点的线程阻塞并等待后面的线程，其中它提供了两种等待的方法，分别是定时等待和非定时等待。

 1 //非定时等待
 2 public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
 3     try {
 4         return dowait(false, 0L);
 5     } catch (TimeoutException toe) {
 6         throw new Error(toe);
 7     }
 8 }
 9 
10 //定时等待
11 public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {
12     return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
13 }

可以看到不管是定时等待还是非定时等待，它们都调用了dowait方法，只不过是传入的参数不同而已。下面我们就来看看dowait方法都做了些什么。

 1 //核心等待方法
 2 private int dowait(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException, BrokenBarrierException, TimeoutException {
 3     final ReentrantLock lock = this.lock;
 4     lock.lock();
 5     try {
 6         final Generation g = generation;
 7         //检查当前栅栏是否被打翻
 8         if (g.broken) {
 9             throw new BrokenBarrierException();
10         }
11         //检查当前线程是否被中断
12         if (Thread.interrupted()) {
13             //如果当前线程被中断会做以下三件事
14             //1.打翻当前栅栏
15             //2.唤醒拦截的所有线程
16             //3.抛出中断异常
17             breakBarrier();
18             throw new InterruptedException();
19         }
20        //每次都将计数器的值减1
21        int index = --count;
22        //计数器的值减为0则需唤醒所有线程并转换到下一代
23        if (index == 0) {
24            boolean ranAction = false;
25            try {
26                //唤醒所有线程前先执行指定的任务
27                final Runnable command = barrierCommand;
28                if (command != null) {
29                    command.run();
30                }
31                ranAction = true;
32                //唤醒所有线程并转到下一代
33                nextGeneration();
34                return 0;
35            } finally {
36                //确保在任务未成功执行时能将所有线程唤醒
37                if (!ranAction) {
38                    breakBarrier();
39                }
40            }
41        }
42 
43        //如果计数器不为0则执行此循环
44        for (;;) {
45            try {
46                //根据传入的参数来决定是定时等待还是非定时等待
47                if (!timed) {
48                    trip.await();
49                }else if (nanos > 0L) {
50                    nanos = trip.awaitNanos(nanos);
51                }
52            } catch (InterruptedException ie) {
53                //若当前线程在等待期间被中断则打翻栅栏唤醒其他线程
54                if (g == generation && ! g.broken) {
55                    breakBarrier();
56                    throw ie;
57                } else {
58                    //若在捕获中断异常前已经完成在栅栏上的等待, 则直接调用中断操作
59                    Thread.currentThread().interrupt();
60                }
61            }
62            //如果线程因为打翻栅栏操作而被唤醒则抛出异常
63            if (g.broken) {
64                throw new BrokenBarrierException();
65            }
66            //如果线程因为换代操作而被唤醒则返回计数器的值
67            if (g != generation) {
68                return index;
69            }
70            //如果线程因为时间到了而被唤醒则打翻栅栏并抛出异常
71            if (timed && nanos <= 0L) {
72                breakBarrier();
73                throw new TimeoutException();
74            }
75        }
76     } finally {
77         lock.unlock();
78     }
79 }

上面贴出的代码中注释都比较详细，我们只挑一些重要的来讲。可以看到在dowait方法中每次都将count减1，减完后立马进行判断看看是否等于0，如果等于0的话就会先去执行之前指定好的任务，执行完之后再调用nextGeneration方法将栅栏转到下一代，在该方法中会将所有线程唤醒，将计数器的值重新设为parties，最后会重新设置栅栏代次，在执行完nextGeneration方法之后就意味着游戏进入下一局。如果计数器此时还不等于0的话就进入for循环，根据参数来决定是调用trip.awaitNanos(nanos)还是trip.await()方法，这两方法对应着定时和非定时等待。如果在等待过程中当前线程被中断就会执行breakBarrier方法，该方法叫做打破栅栏，意味着游戏在中途被掐断，设置generation的broken状态为true并唤醒所有线程。同时这也说明在等待过程中有一个线程被中断整盘游戏就结束，所有之前被阻塞的线程都会被唤醒。线程醒来后会执行下面三个判断，看看是否因为调用breakBarrier方法而被唤醒，如果是则抛出异常；看看是否是正常的换代操作而被唤醒，如果是则返回计数器的值；看看是否因为超时而被唤醒，如果是的话就调用breakBarrier打破栅栏并抛出异常。这里还需要注意的是，如果其中有一个线程因为等待超时而退出，那么整盘游戏也会结束，其他线程都会被唤醒。下面贴出nextGeneration方法和breakBarrier方法的具体代码。

 1 //切换栅栏到下一代
 2 private void nextGeneration() {
 3     //唤醒条件队列所有线程
 4     trip.signalAll();
 5     //设置计数器的值为需要拦截的线程数
 6     count = parties;
 7     //重新设置栅栏代次
 8     generation = new Generation();
 9 }
10 
11 //打翻当前栅栏
12 private void breakBarrier() {
13     //将当前栅栏状态设置为打翻
14     generation.broken = true;
15     //设置计数器的值为需要拦截的线程数
16     count = parties;
17     //唤醒所有线程
18     trip.signalAll();
19 }