给力!Java 并发之 Semaphore 源码剖析!

简介: Semaphore 信号量,可用于控制一定时间内,并发执行的线程数,基于 AQS 实现。可应用于网关限流、资源限制 (如 最大可发起连接数)。由于 release() 释放许可时,未对释放许可数做限制,所以可以通过该方法增加总的许可数量。

本文精选自 Doocs 开源社区旗下“源码猎人”项目,作者 AmyliaY。


项目将会持续更新,欢迎 Star 关注。


项目地址:https://github.com/doocs/source-code-hunter


Semaphore 信号量,可用于控制一定时间内,并发执行的线程数,基于 AQS 实现。可应用于网关限流、资源限制 (如 最大可发起连接数)。由于 release() 释放许可时,未对释放许可数做限制,所以可以通过该方法增加总的许可数量。


获取许可支持公平和非公平模式,默认非公平模式。公平模式无论是否有许可,都会先判断是否有线程在排队,如果有线程排队,则进入排队,否则尝试获取许可;非公平模式无论许可是否充足,直接尝试获取许可。


不多废话,下面直接挖源码。


核心内部类 Sync


abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {    private static final long serialVersionUID = 1192457210091910933L;    /* 赋值state为总许可数 */    Sync(int permits) {        setState(permits);    }    /* 剩余许可数 */    final int getPermits() {        return getState();    }    /* 自旋 + CAS非公平获取 */    final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {        for (;;) {            // 剩余可用许可数            int available = getState();            // 本次获取许可后,剩余许可            int remaining = available - acquires;            // 如果获取后,剩余许可大于0,则CAS更新剩余许可,否则获取失败失败            if (remaining < 0 ||                compareAndSetState(available, remaining))                return remaining;        }    }    /**     * 自旋 + CAS 释放许可     * 由于未对释放许可数做限制,所以可以通过release动态增加许可数量     */    protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {        for (;;) {            // 当前剩余许可            int current = getState();            // 许可更新值            int next = current + releases;            // 如果许可更新值为负数,说明许可数量溢出,抛出错误            if (next < current) // overflow                throw new Error("Maximum permit count exceeded");            // CAS更新许可数量            if (compareAndSetState(current, next))                return true;        }    }    /* 自旋 + CAS 减少许可数量 */    final void reducePermits(int reductions) {        for (;;) {            // 当前剩余许可            int current = getState();            // 更新值            int next = current - reductions;               // 较少许可数错误,抛出异常            if (next > current) // underflow                throw new Error("Permit count underflow");            // CAS更新许可数            if (compareAndSetState(current, next))                return;        }    }    /* 丢弃所有许可 */    final int drainPermits() {        for (;;) {            int current = getState();            if (current == 0 || compareAndSetState(current, 0))                return current;        }    }}/** * 非公平模式 */static final class NonfairSync extends Sync {    private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L;    NonfairSync(int permits) {        super(permits);    }    protected int tryAcquireShared(int acquires) {        return nonfairTryAcquireShared(acquires);    }}/** * 公平模式 */static final class FairSync extends Sync {    private static final long serialVersionUID = 2014338818796000944L;    FairSync(int permits) {        super(permits);    }    /**     * 公平模式获取许可     * 公平模式不论许可是否充足,都会判断同步队列中是否有线程在等地,如果有,获取失败,排队阻塞     */    protected int tryAcquireShared(int acquires) {        for (;;) {            // 如果有线程在排队,立即返回            if (hasQueuedPredecessors())                return -1;            // 自旋 + cas获取许可            int available = getState();            int remaining = available - acquires;            if (remaining < 0 ||                compareAndSetState(available, remaining))                return remaining;        }    }}


主要 API


public class Semaphore implements java.io.Serializable {    private static final long serialVersionUID = -3222578661600680210L;    /** All mechanics via AbstractQueuedSynchronizer subclass */    private final Sync sync;    /**     * 根据给定的 总许可数permits,创建 Semaphore     */    public Semaphore(int permits) {        sync = new NonfairSync(permits);    }    /**     * fair为true表示使用公平锁模式,false使用非公平锁     */    public Semaphore(int permits, boolean fair) {        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);    }    // --------------------- 获取许可 --------------------    /* 获取指定数量的许可    */    public void acquire(int permits) throws InterruptedException {        if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();        sync.acquireSharedInterruptibly(permits);    }    /* 获取一个许可    */    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) // 获取许可,剩余许可>=0,则获取许可成功,<0获取许可失败,进入排队            doAcquireSharedInterruptibly(arg);    }    protected int tryAcquireShared(int acquires) {        return nonfairTryAcquireShared(acquires);    }    /**     * @return 剩余许可数量。非负数,获取许可成功,负数,获取许可失败     */    final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {        for (;;) {            int available = getState();            int remaining = available - acquires;            if (remaining < 0 ||                compareAndSetState(available, remaining))                return remaining;        }    }    /**     * 获取许可失败,当前线程进入同步队列,排队阻塞     */    private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)        throws InterruptedException {        // 创建同步队列节点,并入队        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);        boolean failed = true;        try {            for (;;) {                // 如果当前节点是第二个节点,尝试获取锁                final Node p = node.predecessor();                if (p == head) {                    int r = tryAcquireShared(arg);                    if (r >= 0) {                        setHeadAndPropagate(node, r);                        p.next = null; // help GC                        failed = false;                        return;                    }                }                // 阻塞当前线程                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&                    parkAndCheckInterrupt())                    throw new InterruptedException();            }        } finally {            if (failed)                cancelAcquire(node);        }    }    // --------------------- 释放归还许可 -------------------------    /* 释放指定数量的许可 */    public void release(int permits) {        if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();        sync.releaseShared(permits);    }    /* 释放一个许可 */    public void release() {        sync.releaseShared(1);    }    public final boolean releaseShared(int arg) {        // 归还许可成功        if (tryReleaseShared(arg)) {            doReleaseShared();            return true;        }        return false;    }    /**     * 释放许可     * 由于未对释放许可数做限制,所以可以通过release动态增加许可数量     */    protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {        for (;;) {            int current = getState();            int next = current + releases;            if (next < current) // overflow                throw new Error("Maximum permit count exceeded");            if (compareAndSetState(current, next))                return true;        }    }    private void doReleaseShared() {        // 自旋,唤醒等待的第一个线程(其他线程将由第一个线程向后传递唤醒)        for (;;) {            Node h = head;            if (h != null && h != tail) {                int ws = h.waitStatus;                if (ws == Node.SIGNAL) {                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))                        continue;            // loop to recheck cases                    // 唤醒第一个等待线程                    unparkSuccessor(h);                }                else if (ws == 0 &&                         !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))                    continue;                // loop on failed CAS            }            if (h == head)                   // loop if head changed                break;        }    }}


全文完!


希望本文对大家有所帮助。如果感觉本文有帮助,有劳转发或点一下“在看”!让更多人收获知识!

目录
相关文章
|
前端开发 Java 关系型数据库
基于Java+Springboot+Vue开发的鲜花商城管理系统源码+运行
基于Java+Springboot+Vue开发的鲜花商城管理系统(前后端分离),这是一项为大学生课程设计作业而开发的项目。该系统旨在帮助大学生学习并掌握Java编程技能,同时锻炼他们的项目设计与开发能力。通过学习基于Java的鲜花商城管理系统项目,大学生可以在实践中学习和提升自己的能力,为以后的职业发展打下坚实基础。技术学习共同进步
974 7
|
人工智能 安全 Java
智慧工地源码,Java语言开发,微服务架构,支持分布式和集群部署,多端覆盖
智慧工地是“互联网+建筑工地”的创新模式,基于物联网、移动互联网、BIM、大数据、人工智能等技术,实现对施工现场人员、设备、材料、安全等环节的智能化管理。其解决方案涵盖数据大屏、移动APP和PC管理端,采用高性能Java微服务架构,支持分布式与集群部署,结合Redis、消息队列等技术确保系统稳定高效。通过大数据驱动决策、物联网实时监测预警及AI智能视频监控,消除数据孤岛,提升项目可控性与安全性。智慧工地提供专家级远程管理服务,助力施工质量和安全管理升级,同时依托可扩展平台、多端应用和丰富设备接口,满足多样化需求,推动建筑行业数字化转型。
556 5
|
消息中间件 算法 安全
JUC并发—1.Java集合包底层源码剖析
本文主要对JDK中的集合包源码进行了剖析。
|
机器学习/深度学习 消息中间件 存储
【高薪程序员必看】万字长文拆解Java并发编程!(9-2):并发工具-线程池
🌟 ​大家好,我是摘星!​ 🌟今天为大家带来的是并发编程中的强力并发工具-线程池,废话不多说让我们直接开始。
528 0
|
Java API 调度
从阻塞到畅通:Java虚拟线程开启并发新纪元
从阻塞到畅通:Java虚拟线程开启并发新纪元
603 83
|
Java 大数据 Go
从混沌到秩序:Java共享内存模型如何通过显式约束驯服并发?
并发编程旨在混乱中建立秩序。本文对比Java共享内存模型与Golang消息传递模型,剖析显式同步与隐式因果的哲学差异,揭示happens-before等机制如何保障内存可见性与数据一致性,展现两大范式的深层分野。(238字)
535 4
|
存储 Java 调度
Java虚拟线程:轻量级并发的革命性突破
Java虚拟线程:轻量级并发的革命性突破
636 83
|
缓存 安全 Java
如何理解Java中的并发?
Java并发指多任务交替执行,提升资源利用率与响应速度。通过线程实现,涉及线程安全、可见性、原子性等问题,需用synchronized、volatile、线程池及并发工具类解决,是高并发系统开发的关键基础。(238字)
525 5
|
Java 物联网 数据处理
Java Solon v3.2.0 史上最强性能优化版本发布 并发能力提升 700% 内存占用节省 50%
Java Solon v3.2.0 是一款性能卓越的后端开发框架,新版本并发性能提升700%,内存占用节省50%。本文将从核心特性(如事件驱动模型与内存优化)、技术方案示例(Web应用搭建与数据库集成)到实际应用案例(电商平台与物联网平台)全面解析其优势与使用方法。通过简单代码示例和真实场景展示,帮助开发者快速掌握并应用于项目中,大幅提升系统性能与资源利用率。
416 6
Java Solon v3.2.0 史上最强性能优化版本发布 并发能力提升 700% 内存占用节省 50%