Java中的Semaphore信號量深入解析

更新時間：2023年11月20日 10:21:02 作者：?薄情痞子?

這篇文章主要介紹了Java中的Semaphore信號量深入解析,Semaphore是Java里面另外一個基本的并發(fā)工具包類,主要的的作用是用來保護共享資源的訪問的,也就是僅僅允許一定數(shù)量的線程訪問共享資源,需要的朋友可以參考下

Semaphore信號量

Semaphore是Java里面另外一個基本的并發(fā)工具包類，主要的的作用是用來保護共享資源的訪問的，也就是僅僅允許一定數(shù)量的線程訪問共享資源。

Semaphore維護了有限數(shù)量的許可證，只有得到了許可證的線程才能進行共享資源的訪問，如果得不到許可證，說明當前共享資源的訪問已經(jīng)達到最大限制，所以會掛起當前線程，直到前面的線程處理完任務之后，把許可證歸還，后面排隊的線程才有機會獲取，然后處理任務。

這里面有兩個注意點：

（1）大多數(shù)時候使用Semaphore都應該是公平模式，默認是非公平模式，如果需要公平模式可以在構(gòu)造函數(shù)里面指定，公平性可以保證先進先出，不會有線程饑餓問題出現(xiàn)，非公平模式，不保證順序，吞吐量會更好一些。

（2）共享資源的訪問，一般指的是讀取，而不是更新，這里面不要做對共享變量的修改，除非你使用同步塊來保證。

下面我們來看下Semaphore的構(gòu)造方法：

Semaphore(int permits) //非公平模式指定最大允許訪問許可證數(shù)量
Semaphore(int permits, boolean fair)//可以通過第二個參數(shù)控制是否使用公平模

一些常用的方法：

acquire() //申請獲取一個許可證，如果沒有許可證，就阻塞直到能夠獲取或者被打斷
availablePermits() // 返回當前有多少個有用的許可證數(shù)量hasQueuedThreads()//查詢是否有線程正在等待獲取許可證
drainPermits()//獲得并返回所有立即可用的許可證數(shù)量
getQueuedThreads()//返回一個List包含當前可能正在阻塞隊列里面所有線程對象
getQueueLength()//返回當前可能在阻塞獲取許可證線程的數(shù)量
hasQueuedThreads()//查詢是否有線程正在等待獲取許可證
isFair()//返回是否為公平模式
reducePermits(int reduction)//減少指定數(shù)量的許可證
reducePermits(int reduction)//釋放一個許可證
release(int permits)//釋放指定數(shù)量的許可證
tryAcquire()//非阻塞的獲取一個許可證

無論是Semaphore還是CountDonwLatch或者是CyclicBarrier，其實我們都可以通過Lock接口+Condition條件隊列功能來模擬實現(xiàn)，但是不夠抽象所以才出現(xiàn)了AQS這個抽象的面向開發(fā)者同步框架，比如這個Semaphore，我們看下如何使用Lock實現(xiàn)：

public class SemaphoreDemo2 {
 
    private final Lock lock=new ReentrantLock(true);
    private final Condition condition=lock.newCondition();
    private int permit;
    public SemaphoreDemo2(int permit) {
        this.permit=permit;
    }
 
 
    private void acquire(){
 
        lock.lock();
        try{
            if(permit==0){
                condition.await();//如果超過限制，就進入條件阻塞隊列
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  獲得資源 .... ");
             permit--;
 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
 
    }
 
 
    private void  release(){
        lock.lock();
        try{
            permit++;
            condition.signalAll(); //每當有一個釋放令牌，就喚醒所有等待的線程
        }finally {
            lock.unlock();
        }
 
 
    }
 
 
}

下面我們看一下簡單的使用例子:

Semaphore semaphore=new Semaphore(3);
 
        Runnable runnable=new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 訪問資源......");
                    semaphore.release();
            }
        };
 
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread=new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
 
        Thread.sleep(3000);

輸出結(jié)果：

Thread-0 訪問資源......
Thread-1 訪問資源......
Thread-2 訪問資源......
Thread-4 訪問資源......
Thread-3 訪問資源......

注意上面的例子只有3個許可證，我們運行了5個線程，所以同時最多只能運行3個線程，另外兩個會阻塞直到前面的線程歸還了許可證。

Semaphore底層原理：

Semaphore底層與CountDownLatch類似都是通過AQS的共享鎖機制來實現(xiàn)的，指定的數(shù)量會設置到AQS里面的state里面，然后對于每一個調(diào)用acquire方法線程，state都會減去一，如果state等于0，那么調(diào)用該方法的線程會被添加到同步隊列里面，同時使用 LockSupport.park方法掛起等待，知道有線程調(diào)用了release方法，會對state加1，然后喚醒共享隊列里面的線程，注意這里如果是公平模式，就直接喚醒下一個等待線程即可，如果是非公平模式就允許新加入的線程與已有的線程進行競爭，誰先得到就是誰的，如果新加入的競爭失敗，就會走公平模式進入隊列排隊。

總結(jié)：

本文主要介紹了并發(fā)工具包Semaphore其主要作用來限制對于共享資源的訪問，接著我們又介紹了其特點，使用及注意事項，然后又給出了使用其他同步工具Lock+Condition實現(xiàn)的Semaphore

到此這篇關(guān)于Java中的Semaphore信號量深入解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Semaphore信號量深入解析內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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