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Java中的Semaphore信號(hào)量深入解析

 更新時(shí)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(hào)量深入解析,Semaphore是Java里面另外一個(gè)基本的并發(fā)工具包類,主要的的作用是用來保護(hù)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(hào)量

Semaphore是Java里面另外一個(gè)基本的并發(fā)工具包類,主要的的作用是用來保護(hù)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(hù)了有限數(shù)量的許可證,只有得到了許可證的線程才能進(jìn)行共享資源的訪問,如果得不到許可證,說明當(dāng)前共享資源的訪問已經(jīng)達(dá)到最大限制,所以會(huì)掛起當(dāng)前線程,直到前面的線程處理完任務(wù)之后,把許可證歸還,后面排隊(duì)的線程才有機(jī)會(huì)獲取,然后處理任務(wù)。

這里面有兩個(gè)注意點(diǎn):

(1)大多數(shù)時(shí)候使用Semaphore都應(yīng)該是公平模式,默認(rèn)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(jìn)先出,不會(huì)有線程饑餓問題出現(xiàn),非公平模式,不保證順序,吞吐量會(huì)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(duì)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(gè)參數(shù)控制是否使用公平模

一些常用的方法:

acquire() //申請(qǐng)獲取一個(gè)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(dāng)前有多少個(gè)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(gè)List包含當(dāng)前可能正在阻塞隊(duì)列里面所有線程對(duì)象
getQueueLength()//返回當(dāng)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(gè)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(gè)許可證

無論是Semaphore還是CountDonwLatch或者是CyclicBarrier,其實(shí)我們都可以通過Lock接口+Condition條件隊(duì)列功能來模擬實(shí)現(xiàn),但是不夠抽象所以才出現(xiàn)了AQS這個(gè)抽象的面向開發(fā)者同步框架,比如這個(gè)Semaphore,我們看下如何使用Lock實(shí)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(jìn)入條件阻塞隊(duì)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(dāng)有一個(gè)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(gè)許可證,我們運(yùn)行了5個(gè)線程,所以同時(shí)最多只能運(yùn)行3個(gè)線程,另外兩個(gè)會(huì)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(jī)制來實(shí)現(xiàn)的,指定的數(shù)量會(huì)設(shè)置到AQS里面的state里面,然后對(duì)于每一個(gè) 調(diào)用acquire方法線程,state都會(huì)減去一,如果state等于0,那么調(diào)用該方法的線程會(huì)被添加到同步隊(duì)列里面,同時(shí)使用 LockSupport.park方法掛起等待,知道有線程調(diào)用了release方法,會(huì)對(duì)state加1,然后喚醒共享隊(duì)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(gè)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(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),誰先得到就是誰的,如果新加入的 競(jìng)爭(zhēng)失敗,就會(huì)走公平模式進(jìn)入隊(duì)列排隊(duì)。

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(duì)于共享資源的訪問,接著我們又介紹了其特點(diǎn),使用及注意事項(xiàng),然后又給出了使用其他同步工具Lock+Condition實(shí)現(xiàn)的Semaphore

到此這篇關(guān)于Java中的Semaphore信號(hào)量深入解析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Semaphore信號(hào)量深入解析內(nèi)容請(qǐng)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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