Phaser

Phaser

Phaser介紹

Phaser這個單詞是“移相器，相位器”的意思（好吧，筆者并不懂這是什么玩意，下方資料來自百度百科）。這個類是從JDK 1.7 中出現的。

移相器（Phaser）能夠對波的相位進行調整的一種裝置。任何傳輸介質對在其中傳導的波動都會引入相移，這是早期模擬移相器的原理；現代電子技術發展后利用A/D、D/A轉換實現了數字移相，顧名思義，它是一種不連續的移相技術，但特點是移相精度高。 移相器在雷達、導彈姿態控制、加速器、通信、儀器儀表甚至于音樂等領域都有著廣泛的應用

Phaser類有點復雜，這里只介紹一些基本的用法和知識點。詳情可以查看JDK文檔，文檔里有這個類非常詳盡的介紹。

前面我們介紹了CyclicBarrier，可以發現它在構造方法里傳入“任務總量”parties之后，就不能修改這個值了，并且每次調用await()方法也只能消耗一個parties計數。但Phaser可以動態地調整任務總量！

名詞解釋：

party：對應一個線程，數量可以通過register或者構造參數傳入;

arrive：對應一個party的狀態，初始時是unarrived，當調用arriveAndAwaitAdvance()或者?arriveAndDeregister()進入arrive狀態，可以通過getUnarrivedParties()獲取當前未到達的數量;

register：注冊一個party，每一階段必須所有注冊的party都到達才能進入下一階段;

deRegister：減少一個party。

phase：階段，當所有注冊的party都arrive之后，將會調用Phaser的onAdvance()方法來判斷是否要進入下一階段。

Phaser終止的兩種途徑，Phaser維護的線程執行完畢或者onAdvance()返回true?此外Phaser還能維護一個樹狀的層級關系，構造的時候new Phaser(parentPhaser)，對于Task執行時間短的場景（競爭激烈），也就是說有大量的party, 那可以把每個Phaser的任務量設置較小，多個Phaser共同繼承一個父Phaser。

Phasers with large numbers of parties that would otherwise experience heavy synchronization contention costs may instead be set up so that groups of sub-phasers share a common parent. This may greatly increase throughput even though it incurs greater per-operation overhead.

翻譯：如果有大量的party，那許多線程可能同步的競爭成本比較高。所以可以拆分成多個子Phaser共享一個共同的父Phaser。這可能會大大增加吞吐量，即使它會帶來更多的每次操作開銷。

Phaser案例

還是游戲的案例。假設我們游戲有三個關卡，但只有第一個關卡有新手教程，需要加載新手教程模塊。但后面的第二個關卡和第三個關卡都不需要。我們可以用Phaser來做這個需求。

代碼：

public class PhaserDemo { static class PreTaskThread implements Runnable { private String task; private Phaser phaser; public PreTaskThread(String task, Phaser phaser) { this.task = task; this.phaser = phaser; } @Override public void run() { for (int i = 1; i < 4; i++) { try { // 第二次關卡起不加載NPC，跳過 if (i >= 2 && "加載新手教程".equals(task)) { continue; } Random random = new Random(); Thread.sleep(random.nextInt(1000)); System.out.println(String.format("關卡%d，需要加載%d個模塊，當前模塊【%s】", i, phaser.getRegisteredParties(), task)); // 從第二個關卡起，不加載NPC if (i == 1 && "加載新手教程".equals(task)) { System.out.println("下次關卡移除加載【新手教程】模塊"); phaser.arriveAndDeregister(); // 移除一個模塊 } else { phaser.arriveAndAwaitAdvance(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) { Phaser phaser = new Phaser(4) { @Override protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) { System.out.println(String.format("第%d次關卡準備完成", phase + 1)); return phase == 3 || registeredParties == 0; } }; new Thread(new PreTaskThread("加載地圖數據", phaser)).start(); new Thread(new PreTaskThread("加載人物模型", phaser)).start(); new Thread(new PreTaskThread("加載背景音樂", phaser)).start(); new Thread(new PreTaskThread("加載新手教程", phaser)).start(); } }

輸出：

關卡1，需要加載4個模塊，當前模塊【加載背景音樂】

關卡1，需要加載4個模塊，當前模塊【加載新手教程】

下次關卡移除加載【新手教程】模塊

關卡1，需要加載3個模塊，當前模塊【加載地圖數據】

關卡1，需要加載3個模塊，當前模塊【加載人物模型】

第1次關卡準備完成

關卡2，需要加載3個模塊，當前模塊【加載地圖數據】

關卡2，需要加載3個模塊，當前模塊【加載背景音樂】

關卡2，需要加載3個模塊，當前模塊【加載人物模型】

第2次關卡準備完成

關卡3，需要加載3個模塊，當前模塊【加載人物模型】

關卡3，需要加載3個模塊，當前模塊【加載地圖數據】

關卡3，需要加載3個模塊，當前模塊【加載背景音樂】

第3次關卡準備完成

這里要注意關卡1的輸出，在“加載新手教程”線程中調用了arriveAndDeregister()減少一個party之后，后面的線程使用getRegisteredParties()得到的是已經被修改后的parties了。但是當前這個階段(phase)，仍然是需要4個parties都arrive才觸發屏障的。從下一個階段開始，才需要3個parties都arrive就觸發屏障。

另外Phaser類用來控制某個階段的線程數量很有用，但它并在意這個階段具體有哪些線程arrive，只要達到它當前階段的parties值，就觸發屏障。所以我這里的案例雖然制定了特定的線程（加載新手教程）來更直觀地表述Phaser的功能，但是其實Phaser是沒有分辨具體是哪個線程的功能的，它在意的只是數量，這一點需要讀者注意。

Phaser原理

Phaser類的原理相比起來要復雜得多。它內部使用了兩個基于Fork-Join框架的原子類輔助：

private final AtomicReference evenQ; private final AtomicReference oddQ; static final class QNode implements ForkJoinPool.ManagedBlocker { // 實現代碼 }

有興趣的讀者可以去看看JDK源代碼，這里不做過多敘述。

總的來說，CountDownLatch，CyclicBarrier，Phaser是一個比一個強大，但也一個比一個復雜。根據自己的業務需求合理選擇即可。

5G游戲 任務調度

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