Phaser详解

Phaser是一个相对较新且功能强大的同步原语，它于Java 7中引入，用于协调并行任务的执行。与CyclicBarrier和CountDownLatch等传统的同步工具相比，Phaser提供了更灵活和更高级的功能，特别是在处理动态和可变的并行任务集合时。

1.Phaser基本概念

Phaser是一个可重用的同步屏障，它允许一组线程互相等待，直到所有线程都到达某个屏障（barrier point）为止。但与CyclicBarrier不同的是，Phaser支持动态调整参与的线程数，并且允许线程在一个phaser阶段完成后注册参与下一个阶段。
每个Phaser对象都有一个整数表示的阶段（phase）计数，每个阶段可以看作是一组并行任务的一个协调点。当所有注册的线程通过调用arrive()或arriveAndAwaitAdvance()方法到达一个阶段时，该阶段就会结束，所有等待的线程将被释放以继续执行，同时阶段计数会增加。

2.构造函数和关键方法

构造函数：

Phaser()：
创建一个新的Phaser对象，其初始阶段计数为0，且没有注册的参与者。这通常用于层次结构的Phaser，其中子Phaser会动态地注册到父Phaser。
Phaser(int parties)：
创建一个新的Phaser对象，并初始化给定数量的参与者。这里的parties表示在Phaser更改阶段之前，必须通过调用arriveAndAwaitAdvance()或arrive()方法的线程数。
Phaser(Phaser parent)：
创建一个新的Phaser对象，并将其关联到给定的父Phaser。子Phaser的终止会影响到父Phaser的终止，但反之则不然。此构造函数创建的Phaser初始时没有注册的参与者。
Phaser(Phaser parent, int parties)：
创建一个新的Phaser对象，它既有父Phaser又有初始注册的参与者数量。这个构造函数结合了前两个构造函数的功能。

关键方法：

arrive()：表示当前线程已经完成了当前阶段的工作，并减少到达该阶段的线程数。
arriveAndAwaitAdvance()：与arrive()类似，但它还会使当前线程等待其他线程到达此阶段，然后一起进入下一个阶段。
awaitAdvance(int phase)：等待直到Phaser的当前阶段改变为给定的phase，或者当前线程被中断。
register()：在当前阶段增加一个未到达的线程。这允许动态地添加新的参与者。
bulkRegister(int parties)：一次性注册多个未到达的线程。

3.Phaser的优势

灵活性：与CyclicBarrier相比，Phaser允许在运行时动态地添加或移除参与者。
多阶段支持：Phaser支持多个协调点，而不仅仅是单个屏障。
可重用性：一旦所有线程到达一个阶段，Phaser可以自动地或手动地重置为下一个阶段，而不需要重新创建。

4.使用Phaser实现并行计算

import java.util.concurrent.Phaser;  public class PhaserExample {  public static void main(String[] args) {  final int numberOfTasks = 10;  final Phaser phaser = new Phaser(numberOfTasks); // 创建一个Phaser，初始参与者数量为10  for (int i = 0; i < numberOfTasks; i++) {  final int taskID = i;  new Thread(() -> {  System.out.println("Task " + taskID + " is starting.");  // 模拟计算工作  try {  Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));  } catch (InterruptedException e) {  e.printStackTrace();  }  System.out.println("Task " + taskID + " is finishing.");  phaser.arrive(); // 表示任务完成  }).start();  }  // 等待所有任务完成  phaser.awaitAdvance(phaser.getPhase());  System.out.println("All tasks are complete.");  }  
}

运行结果：

Task 1 is starting.
Task 2 is starting.
Task 0 is starting.
Task 4 is starting.
Task 3 is starting.
Task 5 is starting.
Task 6 is starting.
Task 7 is starting.
Task 8 is starting.
Task 9 is starting.
Task 1 is finishing.
Task 4 is finishing.
Task 2 is finishing.
Task 8 is finishing.
Task 6 is finishing.
Task 3 is finishing.
Task 7 is finishing.
Task 9 is finishing.
Task 0 is finishing.
Task 5 is finishing.
All tasks are complete.

在这个例子中，我们创建了一个包含10个任务的Phaser，每个任务都在它自己的线程中运行。当每个任务完成时，它会通过调用arrive()方法通知Phaser。主线程通过调用awaitAdvance()方法等待所有任务完成。
注意，虽然这个例子使用了固定数量的任务，但Phaser的真正优势在于能够处理动态添加或移除的并行任务。通过调用register()和arrive()方法，可以在任何时候增加新的参与者到当前的阶段中。
Phaser是Java并发工具包中一个强大而灵活的组件，它提供了协调并行任务执行的高级机制。在处理复杂的多线程问题时，考虑使用Phaser可以使代码更加简洁且易于管理。