在java中，使用了synchronized關(guān)鍵字和Lock鎖實現(xiàn)了資源的并發(fā)訪問控制，在同一時間只允許唯一了線程進入臨界區(qū)訪問資源(讀鎖除外)，這樣子控制的主要目的是為了解決多個線程并發(fā)同一資源造成的數(shù)據(jù)不一致的問題。在另外一種場景下，一個資源有多個副本可供同時使用，比如打印機房有多個打印機、廁所有多個坑可供同時使用，這種情況下，Java提供了另外的并發(fā)訪問控制--資源的多副本的并發(fā)訪問控制，今天使用的Semaphore即是其中的一種。

Java通過代碼模擬高并發(fā)可以以最快的方式發(fā)現(xiàn)我們系統(tǒng)中潛在的線程安全性問題，此處使用Semaphore（信號量）和 CountDownLatch（閉鎖）搭配ExecutorService（線程池）來進行模擬，主要介紹如下：

1、Semaphore

JDK 1.5之后會提供這個類

Semaphore是一種基于計數(shù)的信號量。它可以設(shè)定一個閾值，基于此，多個線程競爭獲取許可信號，做完自己的申請后歸還，超過閾值后，線程申請許可信號將會被阻塞。Semaphore可以用來構(gòu)建一些對象池，資源池之類的，比如數(shù)據(jù)庫連接池，我們也可以創(chuàng)建計數(shù)為1的Semaphore，將其作為一種類似互斥鎖的機制，這也叫二元信號量，表示兩種互斥狀態(tài)。

2、CountDownLatch

 JDK 1.5之后會提供這個類，

CountDownLatch這個類能夠使一個線程等待其他線程完成各自的工作后再執(zhí)行。例如，應(yīng)用程序的主線程希望在負責(zé)啟動框架服務(wù)的線程已經(jīng)啟動所有的框架服務(wù)之后再執(zhí)行。

CountDownLatch是通過一個計數(shù)器來實現(xiàn)的，計數(shù)器的初始值為線程的數(shù)量。每當(dāng)一個線程完成了自己的任務(wù)后，計數(shù)器的值就會減1。當(dāng)計數(shù)器值到達0時，它表示所有的線程已經(jīng)完成了任務(wù)，然后在閉鎖上等待的線程就可以恢復(fù)執(zhí)行任務(wù)。

如下圖：

以上兩個類可以搭配使用，達到模擬高并發(fā)的效果，以下使用代碼的形式進行舉例：

package modules;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class CountExample {
  // 請求總數(shù)
  public static int clientTotal = 5000;
  // 同時并發(fā)執(zhí)行的線程數(shù)
  public static int threadTotal = 200;
  public static int count = 0;
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    //信號量，此處用于控制并發(fā)的線程數(shù)
    final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
    //閉鎖，可實現(xiàn)計數(shù)器遞減
    final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
    for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
      executorService.execute(() -> {
        try {
         //執(zhí)行此方法用于獲取執(zhí)行許可，當(dāng)總計未釋放的許可數(shù)不超過200時，
         //允許通行，否則線程阻塞等待，直到獲取到許可。
          semaphore.acquire();
          add();
          //釋放許可
          semaphore.release();
        } catch (Exception e) {
          //log.error("exception", e);
          e.printStackTrace();
        }
        //閉鎖減一
        countDownLatch.countDown();
      });
    }
    countDownLatch.await();//線程阻塞，直到閉鎖值為0時，阻塞才釋放，繼續(xù)往下執(zhí)行
    executorService.shutdown();
    log.info("count:{}", count);
  }
  private static void add() {
    count++;
  }
}

如上方法模擬5000次請求，同時最大200個并發(fā)操作，觀察最后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)每次的結(jié)果都有差別，和預(yù)期不符，得出結(jié)果部分如下：

22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:4997
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:4995
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:4998

最后結(jié)論：add 方法 非線程安全

那如何保證add方法 線程安全，將add方法進行如下修改即可：

private static void add() {
   count.incrementAndGet();
}

執(zhí)行結(jié)果如下：

22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000
22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000

最后結(jié)論：修改后 的  add 方法 線程安全

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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