并发编程-17AQS同步组件之 Semaphore 控制并发线程数的信号量

简介: 并发编程-17AQS同步组件之 Semaphore 控制并发线程数的信号量

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J.U.C脑图


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Semaphore 概述


Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量,它通过协调各个线程,以保证合理的使用公共资源。

举个例子:

20190224150914365.png


高速要限制流量,只允许同时有一百辆车在这条路上行使,其他的都必须 在路口等待,所以前一百辆车会看到绿灯,可以开进这条高速,后面的车会看到红灯,不能驶入高速,但是如果前一百辆中有5辆车已经离开了高速,那么后面就允许有5辆车驶入高速,这个例子里说的车就是线程,驶入高速就表示线程在执行,离开高速就表示线程执行完成,看见红灯就表示线程被阻塞,不能执行。


Semaphore 构造函数及方法


Semaphore的用法:首先线程使用Semaphore的acquire()方法获取一个许可证,使用完之后调用release()方法归还许可证。

20190224153202710.png


构造函数


Semaphore的构造方法 Semaphore(int permits)接受一个整型的数字,表示可用的许可证数量。Semaphore(10)表示允许10个线程获取许可证,也就是最大并发数是10。

20190224153716193.png

第二个构造函数 Semaphore(int permits, boolean fair) 第二个构造方法指定是公平模式还是非公平模式,默认非公平模式 . 公平模式:先启动的线程优先得到许可。 非公平模式:先启动的线程并不一定先获得许可,谁抢到谁就获得许可。


20190224153815422.png


常用和需要注意的方法


  • acquire() 获取一个许可
  • acquire(int permits) 获取指定个数的许可
  • tryAcquire()方法尝试获取1个许可证
  • tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) 最大等待许可的时间
  • tryAcquire(int permits) 获取指定个数的许可
  • tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) 最大等待许可的时间
  • availablePermits() : 返回此信号量中当前可用的许可证数
  • release() 释放许可
  • release(int permits) 释放指定个数的许可
  • int getQueueLength() 返回正在等待获取许可证的线程数。
  • boolean hasQueuedThreads() 是否有线程正在等待获取许可证。
  • void reducePermits(int reduction) 减少reduction个许可证。是个protected方法。
  • Collection getQueuedThreads() 返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。

Semaphore 示例

acquire()

20190224161256143.png


观察输出:


20190224161318453.gif



根据上述代码的逻辑,test方法中休眠1秒,设置的3个许可,及同一时间最多只能有3个线程执行,根据日志输出的时间可以看到 符合预期。


semaphore.acquire(int permits)



20190224161731293.png

输出:


20190224161845910.gif


设置了3个许可,每个线程每次获取3个许可,因此同一时间只能有1个线程执行,输出符合预期 。


semaphore.tryAcquire()

尝试获取一个许可,如果未获取到,不等待,将直接丢弃该线程不执行

20190224163636677.png


运行输出:


20190224164219359.gif


从输出可以看到,在3个线程获取到3个许可后,因为每个线程调用的方法要执行1秒中,最早的一个许可也要在1S后释放,剩下的17个线程未获取到许可,使用了semaphore.tryAcquire()方法,没有设置等待时间,所以便直接被丢弃,不执行了。


tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)

未获取到许可,设置等待时长


20190224164728964.png

输出结果:


20190224164837712.gif

tryAcquire通过参数指定了5秒的等待时间。 上述代码中同一时间最多执行3个。第4个线程因前3个线程执行需要耗时一秒未释放许可,因此需要等待。 但是由于设置了5秒的等待时间,所以在5秒内等待到了释放的许可,继续执行,循环往复。但是20个线程 ,每秒并发3个,5S是执行不完的。,所以上面执行到第16个(0开始,显示是15)就结束了,【每次执行结果会有差异,取决于CPU】,并没有全部执行完20个线程。


代码


https://github.com/yangshangwei/ConcurrencyMaster

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