Java 并发编程之Semaphore详解

简介: Java 并发编程之Semaphore详解

前言


Semaphore当前在多线程环境下被广泛使用,信号量是个很重要的概念,在进程控制方面都有应用。Java 并发库 的Semaphore 可以很轻松完成信号量控制,Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数,通过 acquire() 获取一个许可,如果没有就等待,而 release() 释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。


构造方法


Semaphore类位于java.util.concurrent包下,它提供了2个构造器:

//参数permits表示许可数目,即同时可以允许多少线程进行访问
public Semaphore(int permits) {          
    sync = new NonfairSync(permits);
}
//这个多了一个参数fair表示是否是公平的,即等待时间越久的越先获取许可
public Semaphore(int permits, boolean fair) {    
    sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}


常用方法


重要的几个方法,首先是acquire()、release()方法:

public void acquire() throws InterruptedException {  }     //获取一个许可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException { }    //获取permits个许可
public void release() { }          //释放一个许可
public void release(int permits) { }    //释放permits个许可


acquire()用来获取一个许可,若无许可能够获得,则会一直等待,直到获得许可。


release()用来释放许可。注意,在释放许可之前,要保证先获得许可。否则会导致总的许可数目就会错误


如果想立即得到执行结果,可以使用下面几个方法:

public boolean tryAcquire() { };    //尝试获取一个许可,若获取成功,则立即返回true,若获取失败,则立即返回false
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //尝试获取一个许可,若在指定的时间内获取成功,则立即返回true,否则则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可,若获取成功,则立即返回true,若获取失败,则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取permits个许可,若在指定的时间内获取成功,则立即返回true,否则则立即返回false
public int availablePermits();  // 返回此信号量中可用的许可证的当前数量。


代码实践


通过例子了解Semaphore的具体使用:


停车场有五个车位,有十辆车需要进入停车场停车,此时需要保证停车场最多的时候只能有五辆车进入,出去一辆才能进来一辆


代码实现:

public static void main(String[] args) {
        // 停车场车位数量
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入停车场");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "驶离停车场");
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }finally {
                    semaphore.release();
                }
            }, i + "号车");
            thread.start();
        }
    }


运行结果:

1号车进入停车场
4号车进入停车场
3号车进入停车场
2号车进入停车场
5号车进入停车场
1号车驶离停车场
7号车进入停车场
4号车驶离停车场
6号车进入停车场
5号车驶离停车场
8号车进入停车场
3号车驶离停车场
9号车进入停车场
9号车驶离停车场
10号车进入停车场
2号车驶离停车场
6号车驶离停车场
7号车驶离停车场
8号车驶离停车场
10号车驶离停车场
Process finished with exit code 0


Semaphore其实和锁有点类似,它一般用于控制对某组资源的访问权限。

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