理解Semaphore信号量

2021-04-08 19:59:39 浏览数 (3)

synchronized 和 ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源,Semaphore(信号量)可以指定多个线程同时访问某个资源。

下图所示为一个允许3个线程同时打饭的信号量场景,除了这三个线程以外的线程,将会在队列中阻塞。

示例代码如下:

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public class SemaphoreExample1 {
  // 请求的数量
  private static final int threadCount = 550;

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 创建一个具有固定线程数量的线程池对象(如果这里线程池的线程数量给太少的话你会发现执行的很慢)
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(300);
    // 一次只能允许执行的线程数量。
    final Semaphore semaphore = new Semaphore(20);

    for (int i = 0; i < threadCount; i  ) {
      final int threadnum = i;
      threadPool.execute(() -> {// Lambda 表达式的运用
        try {
          semaphore.acquire();// 获取一个许可,所以可运行线程数量为20/1=20
          test(threadnum);
          semaphore.release();// 释放一个许可
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }

      });
    }
    threadPool.shutdown();
    System.out.println("finish");
  }

  public static void test(int threadnum) throws InterruptedException {
    Thread.sleep(1000);// 模拟请求的耗时操作
    System.out.println("threadnum:"   threadnum);
    Thread.sleep(1000);// 模拟请求的耗时操作
  }
}

// 执行结果

semaphore.acquire(5);// 获取5个许可,所以可运行线程数量为20/5=4
test(threadnum);
semaphore.release(5);// 获取5个许可,所以可运行线程数量为20/5=4

除了 acquire方法之外,另一个比较常用的与之对应的方法是tryAcquire方法,该方法如果获取不到许可就立即返回 false。

Semaphore 有两种模式,公平模式和非公平模式。

代码语言:javascript复制
 public Semaphore(int permits) {
        sync = new NonfairSync(permits);
    }

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

这两个构造方法,都必须提供许可的数量,第二个构造方法可以指定是公平模式还是非公平模式,默认非公平模式。

Semaphore 与 CountDownLatch 一样,也是共享锁的一种实现。它默认构造 AQS 的 state 为 permits。当执行任务的线程数量超出 permits,那么多余的线程将会被放入阻塞队列 Park,并自旋判断 state 是否大于 0。只有当 state 大于 0 的时候,阻塞的线程才能继续执行,此时先前执行任务的线程继续执行 release 方法,release 方法使得 state 的变量会加 1,那么自旋的线程便会判断成功。如此,每次只有最多不超过 permits 数量的线程能自旋成功,便限制了执行任务线程的数量。

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