前言

在面试这一篇我们介绍过CountDownLatch和CyclicBarrier，它们都是jdk1.5提供的多线程并发控制类，内部都是用AQS这个同步框架实现。
在我们的实际项目中，有很多场景是需要从数据库查询一批数据，多线池执行某些操作，并且要统计结果，我们对这个过程做了一些封装，由于要统计结果，所以需要等所有任务都处理完成，我们用到了CountDownLatch实现同步。伪代码如下：

        ExecuteInstance ei = ExecuteInstance.build(myExecutor); //线程池
		
        //循环
        LoopShutdown.build("myTask").loop(() -> {

            //不断从数据获取数据
            List<Task> list = getFromDb();
            
            //设置countdownlatch
  	    ei.setCountDownSize(list.size());

	    list.forEach(item -> ei.execute(() -> {
		//提交到线程池执行，并且统计
	    }));
            
            //等待这一批做完
	    ei.await();
		
	});

        //内部使用了CountDownLatch await()
	return ei.awaitResult();

代码很简单，容易理解。不过后来有同学提到每次都要setCountDownSize() + await() 这套组合太麻烦，能不能省略这两步呢。另外也不够灵活，有些场景不能提前知道要处理的数据总数，例如从迭代器遍历数据，Iterator接口并没有size方法可以获取到总数。

那怎么实现这个功能呢？就是本篇要介绍的Phaser。

Phaser原理

Phaser类是jdk7提供的，可重用的，同步的，在功能上和CountDownLatch，CyclicBarrier类似，但更加灵活的类。
"phaser" google翻译一下是："移相器"的意思，完全不知道是什么~，不过"phase"是阶段的意思，还是能从名字了解到一些信息。

Phaser运行机制：

• Registration(注册)
  跟其他barrier不同，在phaser上注册的parties会随着时间的变化而变化。任务可以随时注册(使用方法register,bulkRegister注册，或者由构造器确定初始parties)，并且在任何抵达点可以随意地撤销注册(方法arriveAndDeregister)。就像大多数基本的同步结构一样，注册和撤销只影响内部计数；不会创建更深的内部记录，所以任务不能查询他们是否已经注册。(不过，可以通过继承来实现类似的记录)
  可以动态的注册是它的特点之一，我们知道CountDownLatch之类的在开始就需要指定一个计数，并且不能更改，而Phaser可以开始指定，也可以运行时更改。

• Synchronization(同步机制)
  和CyclicBarrier一样，Phaser也可以重复await。方法arriveAndAwaitAdvance的效果类似CyclicBarrier.await。phaser的每一代都有一个相关的phase number，初始值为0，当所有注册的任务都到达phaser时phase+1，到达最大值(Integer.MAX_VALUE)之后清零。使用phase number可以独立控制到达phaser和等待其他线程的动作，通过下面两种类型的方法:

  Arrival(到达机制) arrive和arriveAndDeregister方法记录到达状态。这些方法不会阻塞，但是会返回一个相关的arrival phase number；也就是说，phase number用来确定到达状态。当所有任务都到达给定phase时，可以执行一个可选的函数，这个函数通过重写onAdvance方法实现，通常可以用来控制终止状态。重写此方法类似于为CyclicBarrier提供一个barrierAction，但比它更灵活。

  Waiting(等待机制) awaitAdvance方法需要一个表示arrival phase number的参数，并且在phaser前进到与给定phase不同的phase时返回。和CyclicBarrier不同，即使等待线程已经被中断，awaitAdvance方法也会一直等待。中断状态和超时时间同样可用，但是当任务等待中断或超时后未改变phaser的状态时会遭遇异常。如果有必要，在方法forceTermination之后可以执行这些异常的相关的handler进行恢复操作，Phaser也可能被ForkJoinPool中的任务使用，这样在其他任务阻塞等待一个phase时可以保证足够的并行度来执行任务。

• Termination(终止机制)
  可以用isTerminated方法检查phaser的终止状态。在终止时，所有同步方法立刻返回一个负值。在终止时尝试注册也没有效果。当调用onAdvance返回true时Termination被触发。当deregistration操作使已注册的parties变为0时，onAdvance的默认实现就会返回true。也可以重写onAdvance方法来定义终止动作。forceTermination方法也可以释放等待线程并且允许它们终止。

• Tiering(分层结构)
  Phaser支持分层结构(树状构造)来减少竞争。注册了大量parties的Phaser可能会因为同步竞争消耗很高的成本， 因此可以设置一些子Phaser来共享一个通用的parent。这样的话即使每个操作消耗了更多的开销，但是会提高整体吞吐量。在一个分层结构的phaser里，子节点phaser的注册和取消注册都通过父节点管理。子节点phaser通过构造或方法register、bulkRegister进行首次注册时，在其父节点上注册。子节点phaser通过调用arriveAndDeregister进行最后一次取消注册时，也在其父节点上取消注册。
  这也是它的主要亮点之一，这一点很像ConcurrentHashMap(对HashTable)和LongAdder(对AtomicLong)，通过分散热点来降低资源竞争，提升并发效率。
  

• Monitoring(状态监控)
  由于同步方法可能只被已注册的parties调用，所以phaser的当前状态也可能被任何调用者监控。在任何时候，可以通过getRegisteredParties获取parties数，其中getArrivedParties方法返回已经到达当前phase的parties数。当剩余的parties(通过方法getUnarrivedParties获取)到达时，phase进入下一代。这些方法返回的值可能只表示短暂的状态，所以一般来说在同步结构里并没有啥卵用。

CountDownLatch和CyclicBarrier都非常简单，从Phaser提供的api数量就可以看出为什么说它更加灵活，show me the code，接下来我们通过几个例子感受一下。

Phaser例子

例子1：子线程会等全部子线程达到后才开始执行，实现类似CyclicBarr