Java CyclicBarrier面试题
1. CyclicBarrier是什么？
CyclicBarrier是一个同步辅助类，允许一组线程相互等待，直到所有线程都到达某个公共屏障点，然后可以选择执行一个共同的动作。
2. CyclicBarrier的工作原理是什么？
CyclicBarrier的工作原理是基于一个屏障点和计数器实现的。计数器的初始值由用户指定，每个线程到达屏障点后会等待，直到所有线程都到达屏障点时，屏障点会打开，所有线程可以继续执行。
3. CyclicBarrier如何使用？
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4, () -> {
System.out.println("所有线程都已到达屏障点，继续执行后续操作");
});
for (int i = 0; i < 4; i++) {
new Thread(() -> {
try {
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 执行任务");
Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行时间
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 到达屏障点");
barrier.await(); // 等待其他线程
System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 继续执行后续操作");
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
在上面的示例中，首先创建了一个CyclicBarrier对象，指定了需要等待的线程数量为4，同时指定了当所有线程到达屏障点后要执行的操作。然后创建了4个线程，每个线程执行一段任务，然后调用await()方法等待其他线程。当所有线程都到达屏障点时，执行操作的回调函数会被触发，并输出相应的信息。
4. CyclicBarrier和CountDownLatch有什么区别？
CountDownLatch是线程组之间的等待，即一个或多个线程等待N个线程完成某件事情后再执行；而CyclicBarrier则是线程组内的等待，即每个线程相互等待，即N个线程都被拦截之后，然后依次执行。CountDownLatch是减计数方式，而CyclicBarrier是加计数方式。CountDownLatch计数为0无法重置，而CyclicBarrier计数达到初始值，则可以重置。CountDownLatch不可以复用，而CyclicBarrier可以复用。
5. CyclicBarrier的重用性如何？
CyclicBarrier是可以循环使用的。当所有线程都到达屏障后，计数器会被重置为初始值，可以进行下一轮的等待和通知。
6. CyclicBarrier的await()方法可以带超时参数吗？
可以，await()方法可以带有两个参数的重载版本，允许设置超时时间。如果在指定的时间内没有达到屏障点，则会抛出TimeoutException。
7. CyclicBarrier如何处理线程中断？
如果线程在等待过程中被中断，CyclicBarrier会抛出InterruptedException异常，并且屏障会被打破，所有等待的线程都会收到BrokenBarrierException异常。
8. CyclicBarrier的BrokenBarrierException是什么？
BrokenBarrierException是在屏障被打破时抛出的异常，表示屏障不能再被使用。
9. CyclicBarrier的内部实现原理是什么？
CyclicBarrier的内部实现基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer），它维护了一个共享的同步状态（state）和一个等待队列。每个线程在调用await()方法时，会将线程加入等待队列，并检查当前状态是否为初始状态。如果是初始状态，则线程会进入休眠状态，等待其他线程的到达。当所有线程都调用await()方法后，它们会相互唤醒，继续执行后续的任务。同时，CyclicBarrier的状态会被重置为初始状态，可以继续使用。
10. CyclicBarrier的计数器是如何工作的？
CyclicBarrier内部维护了一个计数器（count），初始值为构造函数传入的线程数量。每当一个线程调用await()方法时，计数器的值会减一。当计数器的值变为零时，表示所有线程都已到达屏障点，可以继续执行后续操作。
11. CyclicBarrier的barrierCommand有什么作用？
barrierCommand是一个可选的Runnable对象，当所有线程都到达屏障点时，会首先执行这个Runnable对象的run()方法。如果未设置该对象，则所有线程到达屏障时不做任务处理。
12. CyclicBarrier的generation是什么？
generation是CyclicBarrier周期的概念。当所有的线程都到达屏障时，会创建一个新的Generation对象重新开始新的CyclicBarrier周期。
13. CyclicBarrier的lock有什么作用？
lock是CyclicBarrier用于保护屏障状态的ReentrantLock对象，防止多个线程同时修改屏障的状态。
14. CyclicBarrier的trip是什么？
trip是CyclicBarrier内部使用的条件队列，当一个线程到达屏障时，如果屏障未打开，则该线程进入条件队列中等待；如果屏障打开，则唤醒条件队列中所有等待的线程。
15. CyclicBarrier如何与ExecutorService结合使用？
可以将CyclicBarrier与ExecutorService结合使用，以管理线程池中的一组任务。
16. CyclicBarrier的await()方法可以响应中断吗？
是的，如果当前线程在await()方法等待过程中被中断，则会抛出InterruptedException异常。
17. CyclicBarrier的构造函数参数有哪些？
CyclicBarrier的构造函数接受两个参数：参与线程数和栅栏动作。参与线程数表示在屏障上等待的线程数量，而栅栏动作则是在所有线程到达屏障时执行的操作。
18. CyclicBarrier的栅栏点是什么？
CyclicBarrier中的栅栏点是指所有参与线程都必须等待的位置。当所有线程都到达栅栏点时，栅栏将打开，所有线程可以继续执行。
19. CyclicBarrier的等待与释放机制是怎样的？
每个线程在达到栅栏点之前都会调用await()方法进行等待。当所有线程都调用了await()方法后，栅栏将打开，所有线程都可以继续执行。
20. CyclicBarrier的栅栏动作如何执行？
在所有线程都到达栅栏点后，如果设置了栅栏动作，那么所有线程在通过栅栏点后会执行该动作，然后继续执行各自的任务。
21. CyclicBarrier的循环使用特性是什么？
CyclicBarrier之所以被称为“循环”栅栏，是因为它具有循环使用的特性。一旦所有线程都到达栅栏点并且栅栏打开后，CyclicBarrier将重新初始化，可以再次使用。这使得它非常适合那些需要多次同步的场景。
22. CyclicBarrier在分布式环境下的扩展和限制是什么？
CyclicBarrier可以在分布式环境下使用，但需要注意网络延迟和时钟不同步等问题，这些问题可能会影响CyclicBarrier的准确性和可靠性。