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Java中Semaphore信號(hào)量的方法解析

更新時(shí)間：2023年12月27日 08:36:59 作者：緣來(lái)如此09

這篇文章主要介紹了Java中Semaphore信號(hào)量的方法解析,??Semaphore信號(hào)量是用來(lái)控制同?時(shí)訪問(wèn)?特定?資?源的?線(xiàn)?程數(shù)量,它通?過(guò)協(xié)調(diào)?各個(gè)?線(xiàn)?程,以保證合理的使用公共?資源,需要的朋友可以參考下

一、簡(jiǎn)介

Semaphore（信號(hào)量）是用來(lái)控制同時(shí)訪問(wèn) 特定資源的線(xiàn) 程數(shù)量，它通過(guò)協(xié)調(diào) 各個(gè) 線(xiàn) 程，以保證合理的使用公共資源。實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是一個(gè)共享鎖,是基于AQS實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)state變量來(lái)實(shí)現(xiàn)共享。通過(guò)調(diào)用acquire方法,對(duì)state值減去一,當(dāng)調(diào)用release的時(shí)候,對(duì)state值加一。當(dāng)state變量小于0的時(shí)候，在AQS隊(duì)列中阻塞等待

二、使用場(chǎng)景

當(dāng)我們需要對(duì)某個(gè)任務(wù)限制資源使用時(shí)，比如我們這個(gè)系統(tǒng) 有多個(gè)接口，其中一個(gè)接口不重要其他接口特別重要，這時(shí)候就可以通過(guò)信號(hào)量限制這個(gè)接口可使用的線(xiàn)程數(shù)量防止再一些特殊情況這個(gè)接口使用超量的線(xiàn)程資源從而影響到重要任務(wù)的執(zhí)行

三、構(gòu)造方法

Semaphore可以實(shí)現(xiàn)公平和非公平

  public Semaphore(int permits) {
        sync = new NonfairSync(permits);
    }
    public Semaphore(int permits, boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

其中NonfairSync和FairSync都是繼承自Sync，而Sync繼承于AQS所以Semaphore就是通過(guò)AQS實(shí)現(xiàn)的

abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    Sync(int permits) {
        setState(permits);
    }
}

從這里可以看出來(lái)調(diào)用了AQS的setState方法，讀過(guò)前面的文章應(yīng)該明白AQS的核心就是內(nèi)部維護(hù)著一個(gè)volatile修飾的同步狀態(tài)值state。所以說(shuō)當(dāng)我們new Semaphore(10)時(shí)候，實(shí)際上是在AQS的框架中初始化了一個(gè)同步狀態(tài)為10的值。

四、acquire方法

public void acquire() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
        throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    return nonfairTryAcquireShared(acquires);
}
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {
    for (;;) {
        int available = getState();
        int remaining = available - acquires;
        if (remaining < 0 ||
            compareAndSetState(available, remaining))
            return remaining;
    }
}

通過(guò)源代碼我們發(fā)現(xiàn)此處semphore處理獲取鎖的業(yè)務(wù)邏輯是:

獲取同步狀態(tài)值
每個(gè)線(xiàn)程進(jìn)來(lái)就減去請(qǐng)求的值，此處請(qǐng)求的值是1.然后用可用同步狀態(tài)值減去請(qǐng)求的值得到同步狀態(tài)剩余的值。
如果請(qǐng)求的值大于可用的值或者CAS操作把可用值改為剩余可用的值那么就返回剩下可用的值。

五、release()釋放鎖

Semaphore semaphore=new Semaphore(10);
semaphore.release();
public void release() {
    sync.releaseShared(1);
}

此處sync調(diào)用了AQS中的方法releaseShared，在這個(gè)方法中如果釋放成功那么就調(diào)用doReleaseShared方法，此方法在前面AQS共享模式文章中已經(jīng)講解過(guò)，此處不在詳細(xì)講解。它主要作用就是釋放隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)。

六、整體流程

附上網(wǎng)圖

七、實(shí)例代碼

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(8, 10, 3, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            threadPoolExecutor.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "開(kāi)始執(zhí)行");
                    Thread.sleep(2000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執(zhí)行成功############");
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
    }

輸出：

可以看出最多只有五個(gè)線(xiàn)程在執(zhí)行