【Java并发编程终极指南】：深入理解CyclicBarrier的10大使用场景及高级特性

# 1. Java并发编程基础

在现代软件开发中，多线程和并发编程已经成为一个不可或缺的技能。Java作为广泛使用的编程语言，其提供的并发工具尤其受到重视。本章节将带您入门Java并发编程的基础知识，为深入理解并发工具如CyclicBarrier打下坚实的基础。

## 1.1 线程的创建与管理

Java中的线程可以通过实现Runnable接口或者继承Thread类来创建。运行时，每个Java程序至少启动一个线程（即主线程）来执行main方法。除了主线程，我们还可以通过new Thread()方法创建新线程。

public class ThreadExample implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running!");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new ThreadExample());
        thread.start(); // 启动线程
    }
}

## 1.2 同步机制的理解

为了避免并发执行时的数据冲突和不一致问题，Java提供了多种同步机制，比如synchronized关键字和ReentrantLock。这些同步机制可以确保在多线程环境下，对共享资源的访问是有序和受控的。

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();
        Runnable runnable = () -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.increment();
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(runnable);
        Thread t2 = new Thread(runnable);
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("Count: " + example.count);
    }
}

通过上述示例，我们可以看到synchronized关键字可以保证方法在多线程中安全地访问共享资源。这仅是对Java并发编程的浅尝辄止。接下来的章节将逐步展开对CyclicBarrier的详细介绍，带领读者更深入地探索Java并发世界。

# 2. 深入理解CyclicBarrier原理
## 2.1 CyclicBarrier的概念和设计思想
### 2.1.1 同步屏障的定义
在并发编程中，同步屏障是一种协调多个线程或进程的同步机制，使得它们在达到某个共同的执行点之前都必须等待。CyclicBarrier就是Java并发包中实现同步屏障功能的一个类。它可以用来确保多个线程或任务在彼此之间达到一个屏障点之后才会继续执行，非常适合于需要并行处理多个任务，且所有任务必须在继续执行之前完全准备就绪的场景。

CyclicBarrier的一个典型使用场景是，在一个并行算法的多个步骤中，确保在进入下一个步骤之前，所有线程都完成了当前步骤的执行。这一点对于提高并发处理效率和系统的吞吐量非常关键。

### 2.1.2 CyclicBarrier的工作原理
CyclicBarrier的基本工作原理是利用了“栅栏”（Barrier）的概念，该栅栏会在所有线程到达后被“解除”，以便所有线程可以继续执行后续的操作。具体地，CyclicBarrier构造函数接受一个int类型的参数表示参与的线程数量，线程在调用await方法时会阻塞直到足够数量的线程到达屏障点，这时屏障被打破，所有线程会同时被唤醒继续执行。

CyclicBarrier的另一个重要特性是其可重用性。它不是一次性的，一旦所有参与者都通过了屏障点，它就可以被重置并重新使用。这与CountDownLatch有很大的区别，后者是不可重复使用的。

## 2.2 CyclicBarrier的内部结构
### 2.2.1 核心组件分析
CyclicBarrier的核心组件包括以下几个部分：

- **Generation**: 代表CyclicBarrier的一代。每次当所有参与者达到屏障点，这一代就完成，屏障可以被重置。每一代都有自己的trip条件。
- **trip**: 控制线程等待和释放的底层机制。它通常是一个ReentrantLock（可重入锁）与Condition（条件变量）的组合。
- **参与者计数器**: 跟踪需要等待的参与线程的数量。
- **barrierCommand**: 当所有参与者线程到达屏障时执行的可选Runnable任务。

### 2.2.2 源码级别的实现细节
从源码角度看，CyclicBarrier内部使用了Condition对象来实现线程间的等待/通知机制。每个CyclicBarrier实例在构造时，都会创建一个ReentrantLock对象和一个Condition对象。线程在调用await方法时，首先会尝试获取锁，获取锁成功后，如果发现当前Generation不是已打破的Generation，则线程会将自己注册到Condition上等待。

如果当前Generation是最后一个Generation，或者线程因为中断或超时而被唤醒，则需要执行“重置”操作，这包括重置线程计数器、唤醒所有等待的线程，并准备下一次屏障。

## 2.3 CyclicBarrier的生命周期
### 2.3.1 初始化与构造过程
CyclicBarrier的构造过程非常简单，只接受两个参数：参与线程数量（parties）和可选的Runnable命令（barrierAction）。构造函数中，会初始化相关的成员变量，包括计数器和屏障命令。CyclicBarrier不支持动态地改变参与线程的数量，因此这个数量必须在构造时就明确。

### 2.3.2 等待状态的转换机制
当线程调用await方法时，会进入等待状态。有两种情况下线程会被唤醒：其一是足够的线程都到达了屏障点；其二是线程因为中断或超时等待被唤醒。在await方法中，线程首先会递减计数器，然后根据当前计数器的值判断是否需要等待。如果计数器值不为零，线程将进入Condition的等待队列。

在被唤醒之后，线程会检查当前Generation是否已经由于达到了足够数量的线程而被重置。如果是这样，线程将重新尝试await。如果不是，那么当前线程要么因为中断而抛出异常，要么因为超时而返回一个负值。无论哪种情况，所有等待的线程都会被唤醒，并且CyclicBarrier的状态会被更新，以便可以开始下一次循环。

// 代码示例：CyclicBarrier的简单构造和await方法使用
public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        int parties = 5;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(parties, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("All tasks have reached the barrier.");
            }
        });

        // 模拟5个任务
        for (int i = 0; i < parties; i++) {
            new Thread(new Task(barrier), "Thread " + (i + 1)).start();
        }
    }
}

class Task implements Runnable {
    private CyclicBarrier barrier;

    Task(CyclicBarrier barrier) {
        this.barrier = barrier;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting on barrier.");
            barrier.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has crossed the barrier.");
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述代码中，创建了一个CyclicBarrier对象，它有5个参与线程，并指定了在所有线程到达屏障点后需要执行的Runnable任务。随后创建了5个线程，每个线程都会在执行其任务前调用await方法。只有当所有线程都到达了await方法，CyclicBarrier对象才会解除屏障，允许所有线程继续执行。

通过这样的代码块，我们可以在实际的多线程环境中应用CyclicBarrier，确保特定的同步执行点，这对于诸如并行计算和任务协调等场景非常有用。

# 3. CyclicBarrier的10大使用场景

## 3.1 多线程并行计算

### 3.1.1 计算密集型任务的拆分与合并

在处理大型计算密集型任务时，将任务拆分为多个子任务，并行执行可以显著提升计算效率。CyclicBarrier作为一种同步辅助类，非常适合用于这类场景。它可以确保所有子任务都执行到一定程度后再统一合并结果，从而达到并行计算的效果。

通过CyclicBarrier，可以实现以下流程：
1. 创建一个CyclicBarrier实例，并设置参与等待的线程数。
2. 每个线程执行计算任务，完成后调用CyclicBarrier的`await()`方法等待其他线程。
3. 当最后一个线程也调用`await()`后，CyclicBarrier会释放所有等待的线程，允许它们继续执行后续的合并操作。

### 3.1.2 线程同步的实例演示

下面是一个简单的实例代码，演示了如何使用CyclicBarrier来同步多个线程的计算结果：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int nThreads = 5; // 假设我们有5个线程
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(nThreads);
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(nThreads);
        for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
            executor.submit(new WorkerThread(barrier));
        }
        executor.shutdown();
    }

    static class WorkerThread implements Runnable {
        private CyclicBarrier barrier;
        public WorkerThread(CyclicBarrier barrier) {
            this.barrier = barrier;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                // 执行计算任务
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在计算...");
                // 模拟长时间计算
                Thread.sleep(1000);
                // 到达屏障点
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等待其他线程在屏障点汇合...");
                barrier.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行...");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

通过上述代码，5个线程分别执行计算任务，并在计算完成后等待其他线程在屏障点汇合。所有线程都到达屏障点后，会自动继续执行后续代码。

## 3.2 测试与性能调优

### 3.2.1 并发测试中的屏障应用

在进行多线程并发测试时，CyclicBarrier可以用来确保所有测试线程都在同一时间点开始执行，以此来模拟高并发的场景。这对于性能测试尤为重要，因为它可以帮助我们发现潜在的线程安全问题以及性能瓶颈。

使用CyclicBarrier进行并发测试的步骤如下：
1. 创建CyclicBarrier实例，参数设置为测试线程的数量。
2. 所有测试线程在开始前调用`await()`方法等待。
3. 测试线程在屏障点释放后开始执行测试任务。
4. 执行完毕后再次调用`await()`方法等待，以便进行统计和分析。

### 3.2.2 性能调优策略

性能调优是一个持续的过程，CyclicBarrier可以帮助开发者在不同阶段进行性能评估和调优。以下是使用CyclicBarrier进行性能调优的策略：
1. **基准测试**：使用CyclicBarrier确保所有线程同时开始执行，记录执行时间作为基准。
2. **问题定位**：通过观察所有线程到达屏障点的时间差异，识别性能瓶颈。
3. **参数调整**：针对识别出的问题，调整线程数、任务分配等参数进行优化。
4. **重复测试**：进行多轮测试，每次测试后调整参数，直到达到理想的性能指标。

## 3.3 框架中的应用

### 3.3.1 分布式系统中的同步机制

在分布式系统中，CyclicBarrier可以被用于确保系统中的多个服务在执行到某一特定点之前都已就绪。例如，启动分布式应用时，所有服务需要在开始提供服务前完成初始化，CyclicBarrier可以用来等待所有服务的初始化完成。

### 3.3.2 流水线任务的协调

在复杂的业务处理流程中，流水线作业需要各环节协调一致。使用CyclicBarrier可以同步各个处理环节，确保数据处理的正确性和效率。每个环节完成任务后，等待其他环节到达同步点，然后统一进行数据汇总或下一步处理。

以上为CyclicBarrier在多线程并行计算、测试与性能调优、框架中应用的三个方面示例。接下来将详细探讨其他使用场景。

# 4. CyclicBarrier高级特性剖析
4.1 属性定制与参数设置
4.1.1 可重用性分析
CyclicBarrier的一个高级特性是可重用性，这允许它在多阶段并发任务中重复使用。通过构造函数的参数，可以设定CyclicBarrier的初始计数，当所有线程到达屏障点并执行完毕后，屏障将被重置为初始状态。这种机制特别适用于那些需要多个阶段的算法，比如某些类型的模拟和测试。例如，可以设置一个CyclicBarrier为5，意味着需要5个线程到达屏障点才能继续执行，一旦所有线程都到达了，屏障会自动重置，之后又有新的5个线程可以到达并执行。

               // 创建一个可以重用的CyclicBarrier，计数为5
               CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                       // 所有线程到达后执行的任务
                   }
               });

在代码示例中，创建了一个计数为5的CyclicBarrier实例，并提供了一个Runnable任务，它会在所有线程到达屏障点后执行。`barrier.reset();`可以手动重置屏障，以供下一轮使用。

4.1.2 超时机制与异常处理
CyclicBarrier同样支持超时机制，这为控制并发任务提供了额外的时间管理工具。当等待线程达到超时时间后，如果没有足够的线程到达，屏障将自动打破，并抛出一个TimeoutException。这种特性可以避免程序因为某一个线程的异常延迟而无限期地等待。

               // 使用try-catch结构处理CyclicBarrier等待超时
               try {
                   barrier.await(10, TimeUnit.SECONDS);
               } catch (TimeoutException e) {
                   // 超时处理逻辑
               } catch (InterruptedException e) {
                   // 被中断处理逻辑
               }

在上述代码块中，`await()`方法带有一个超时参数，这里指定了最长等待时间为10秒。如果在指定时间内没有足够线程到达屏障点，则会抛出`TimeoutException`异常。异常处理部分应根据业务逻辑进行相应的处理，例如记录日志、尝试重试或者进行资源清理。

4.2 CyclicBarrier与其他并发工具的协作
4.2.1 与CountDownLatch的比较
CyclicBarrier与CountDownLatch都是Java并发包中用于线程协调的工具，但它们的使用场景和功能各有侧重点。CountDownLatch用于一个或多个线程等待其他线程完成操作，一旦计数器倒数至0，门闩打开，等待的线程继续执行。而CyclicBarrier则更适用于固定数量的线程相互等待，达到屏障点后一起继续执行，并可以重复使用。

               // CountDownLatch示例：等待所有线程完成操作
               CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
               for (int i = 0; i < 5; i++) {
                   new Thread(() -> {
                       try {
                           // 执行任务
                       } finally {
                           latch.countDown();
                       }
                   }).start();
               }
               latch.await();
               // 继续执行后续操作

在上述代码中，使用`CountDownLatch`等待5个线程都完成任务后再继续执行后续操作。`countDown()`方法每被调用一次，计数器减1，当计数器值为0时，等待的线程会被释放。

4.2.2 与Phaser的协作场景
Phaser是Java并发包中的另一个同步屏障工具，它在功能上与CyclicBarrier相似，但提供了更多的灵活性和控制能力。Phaser允许线程在不同的阶段进行等待和同步，这在需要分阶段控制并发流程时尤其有用。Phaser可以动态地注册和注销参与者，这在运行时阶段变化的场景中特别有用。

               // Phaser示例：动态地注册和注销参与者
               Phaser phaser = new Phaser(5) { // 初始参与者数量为5
                   @Override
                   protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
                       // 判断是否是最后一个阶段或没有注册的参与者
                       return registeredParties == 0 || phase == 2;
                   }
               };
               phaser.register(); // 增加一个新的参与者
               // 每个线程达到屏障后执行的逻辑
               phaser.arriveAndAwaitAdvance();

在代码示例中，创建了一个初始计数为5的Phaser实例。`onAdvance()`方法用于定义当一个阶段完成时Phaser的行为，这里设置了当最后一个参与者到达或者当达到第三个阶段时Phaser将不再等待新的线程，从而可以继续执行后续操作。

在实际应用中，选择CyclicBarrier还是Phaser取决于具体的使用场景和需求。如果任务被分为固定数量的阶段，CyclicBarrier可能更为合适；而如果任务的阶段是动态变化的，或者需要在运行时调整参与者数量，Phaser将是更好的选择。

# 5. CyclicBarrier与其他并发工具的比较
### 5.1 CyclicBarrier与CountDownLatch
#### 5.1.1 适用场景的对比
CountDownLatch和CyclicBarrier是Java并发编程中常用的同步辅助类，它们都可以用来控制线程之间的协作，但适用场景各有侧重。CountDownLatch主要用于一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。比如在测试程序中，主线程需要等待所有测试线程执行完毕后才能继续执行。CountDownLatch一旦计数到零，就不能重置，适用于一次性事件。

而CyclicBarrier则设计为可以重复使用的屏障，它允许多个线程在执行到某个点时相互等待，直到所有线程都达到这一点，才会继续执行。适合于那种需要多个线程反复协调执行的场景，比如并行计算、多阶段任务处理等。

#### 5.1.2 性能考量与选择建议
性能方面，二者在大多数场景下不会有显著差异。但在某些特定情况下，比如频繁地重置与重用屏障时，CyclicBarrier由于其设计的可重用性，可能会在性能上有轻微优势。CountDownLatch在重用上存在限制，一旦达到设定的计数则无法重置使用，适用于一次性或少量重用的场景。

在选择使用时，如果任务是单次性的或者不需要重置屏障，CountDownLatch是更简单直接的选择。反之，如果任务是可重复进行的，或者多个阶段间需要频繁协调，CyclicBarrier将是更好的选择。

### 5.2 CyclicBarrier与Phaser
#### 5.2.1 功能重叠与区分
Phaser是Java并发库中一个较为复杂的同步辅助类，它提供了CyclicBarrier和CountDownLatch的许多功能，并增加了更多的灵活性。与CyclicBarrier相似，Phaser允许线程在执行到某个阶段后等待所有参与者的到达，之后再继续执行。与CyclicBarrier不同的是，Phaser允许动态地注册和注销参与者，使得Phaser可以处理不确定数量的线程。

除此之外，Phaser引入了分阶段的概念，可以将并发执行的任务划分为多个阶段，并在每个阶段结束时同步。Phaser还可以在运行时改变同步的阶段数，为多阶段并发任务提供了更多的控制。

#### 5.2.2 实际应用中的选择策略
在实际应用中，选择CyclicBarrier还是Phaser，需要考虑任务的具体需求。如果任务阶段是固定不变的，且线程数量是预先可知的，CyclicBarrier就足够使用。但若任务是多阶段的，并且在运行时参与线程数可能发生变化，那么Phaser会更加合适。

Phaser的复杂性相比于CyclicBarrier会更高，因此在简单场景下可能会造成不必要的资源消耗。在选择时，我们需要权衡实现复杂度和实际需求，以及开发和维护的成本。

// 示例代码块展示CyclicBarrier和Phaser的基本使用差异
public class BarrierAndPhaserExample {
    // CyclicBarrier示例
    public void cyclicBarrierExample() {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程已到达屏障点"));
        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("线程1到达");
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("线程2到达");
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
    // Phaser示例
    public void phaserExample() {
        Phaser phaser = new Phaser(2) { // 初始注册参与者数为2
            @Override
            protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
                System.out.println("阶段 " + phase + " 完成，参与者数：" + registeredParties);
                return registeredParties == 0; // 如果参与者数为0，则返回true，终止Phaser
            }
        };
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程1到达");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }).start();
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程2到达");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();
        }).start();
    }
}

在上述代码中，CyclicBarrier用于等待所有线程到达某一点后统一继续执行，而Phaser除了可以做到这一点外，还增加了分阶段处理和动态参与者注册的功能。

通过对CyclicBarrier和Phaser功能上的区分以及实际应用的比较，我们可以更加清晰地理解它们各自的特点和适用场景。在面对复杂的并发任务时，选择合适的同步工具，将有助于我们构建出高效、健壮的多线程应用程序。

# 6. CyclicBarrier实践案例与性能优化

## 6.1 实际案例分析
### 6.1.1 复杂业务流程中的CyclicBarrier应用
在处理复杂的业务流程时，我们经常会遇到需要多个线程或任务协同工作的场景。一个典型的例子是在银行系统中，处理大量转账请求时，为了保证账户资金的准确性，系统必须在所有转账操作完成后再更新总账户余额。

在Java中，可以利用CyclicBarrier来实现这种同步机制。我们创建一个CyclicBarrier实例，其计数器设置为转账操作的数量。每个转账任务在完成操作后会调用`await()`方法，等待其他所有任务也调用`await()`方法。一旦所有任务都达到了这个屏障，它们就可以继续执行更新总账户余额的操作。

public class TransferService {
    private CyclicBarrier barrier;

    public TransferService(int numTransfers) {
        this.barrier = new CyclicBarrier(numTransfers, () -> {
            // 所有转账任务完成后执行的操作
            updateTotalBalance();
        });
    }

    public void transferMoney(int fromAccount, int toAccount, double amount) {
        // 执行转账操作
        updateAccountBalance(fromAccount, -amount);
        updateAccountBalance(toAccount, amount);
        try {
            barrier.await(); // 等待其他转账任务完成
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void updateAccountBalance(int accountId, double amount) {
        // 更新账户余额的逻辑
    }

    private void updateTotalBalance() {
        // 更新总账户余额的逻辑
    }
}

### 6.1.2 解决实际问题的案例研究
假设我们要实现一个文件合并程序，该程序需要将多个小文件合并成一个大文件。在这个场景中，每个文件的处理可以看作是一个独立的任务，所有任务完成后才能合并文件。

public class FileMerger {
    private CyclicBarrier barrier;
    private List<File> filesToMerge;
    private File outputFile;

    public FileMerger(List<File> files, File output) {
        this.filesToMerge = files;
        this.outputFile = output;
        this.barrier = new CyclicBarrier(filesToMerge.size(), () -> {
            // 所有文件预处理完成后，开始合并文件
            mergeFiles();
        });
    }

    public void processAndMerge() {
        List<Thread> threads = new ArrayList<>();
        for (File *** {
            Thread worker = new Thread(new FileProcessor(file, this));
            worker.start();
            threads.add(worker);
        }

        // 等待所有文件处理线程完成
        for (Thread t : threads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private void mergeFiles() {
        // 合并文件的逻辑
    }
}

class FileProcessor implements Runnable {
    private File file;
    private FileMerger merger;

    public FileProcessor(File file, FileMerger merger) {
        this.file = file;
        this.merger = merger;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 处理文件
        processFile(file);
        try {
            merger.getBarrier().await(); // 等待其他文件处理完毕
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void processFile(File file) {
        // 文件处理逻辑
    }
}

## 6.2 性能优化与最佳实践
### 6.2.1 性能瓶颈分析
在使用CyclicBarrier时，性能瓶颈通常出现在多个线程等待屏障点或者在屏障点进行上下文切换时。每次调用`await()`方法时，线程会被阻塞，直到所有线程都到达屏障点。如果屏障点的数量较多，或者每个屏障点的等待时间较长，那么性能就会受到影响。

### 6.2.2 优化策略与代码改进案例
优化策略主要集中在减少屏障点的等待时间和降低上下文切换的开销。例如，在实际应用中，可以在屏障点执行前预分配资源，减少在屏障点后的处理时间。此外，合理地调整线程数和任务分配，确保不会产生过多的线程竞争，也是提升性能的关键。

public class OptimizedCyclicBarrierExample {
    private CyclicBarrier barrier;
    private int numTasks;

    public OptimizedCyclicBarrierExample(int numTasks) {
        this.numTasks = numTasks;
        this.barrier = new CyclicBarrier(numTasks, () -> {
            // 任务完成后立即释放资源
            releaseResources();
        });
    }

    public void executeTask(Task task) {
        // 执行任务并在线程安全地等待
        task.prepare();
        try {
            barrier.await();
            ***plete();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void releaseResources() {
        // 释放资源的逻辑
    }
}

class Task {
    private Random random = new Random();

    public void prepare() {
        // 任务准备逻辑
        int preparationTime = random.nextInt(100); // 模拟准备耗时
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " preparing for " + preparationTime + "ms");
        try {
            Thread.sleep(preparationTime);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }

    public void complete() {
        // 任务完成逻辑
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " completed.");
    }
}

在这个优化案例中，我们通过在任务完成后的屏障点立即释放资源，避免了在所有任务完成后再进行资源释放的延迟，从而减少了线程的阻塞时间，提升了性能。