Java中的Semaphore信号量简析

2023-12-16 09:07:13 作者：小晨想好好学习

这篇文章主要介绍了Java中的Semaphore信号量简析,Semaphore：信号量,用来限制能同时访问共享资源的线程上限,使用Semaphore实现简单连接池,对比享元模式下的实现(用wait和notify),性能和可读性要更好,需要的朋友可以参考下

一、是什么？

Semaphore：信号量，用来限制能同时访问共享资源的线程上限

二、简单使用

public class TestSemaphore {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建 semaphore 对象
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        // 2. 10个线程同时运行
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                try {
                    log.debug("running...");
                    sleep(1);
                    log.debug("end...");
                } finally {
                    semaphore.release();
                }
            }).start();
        }
    }
}

结果：始终只有三个线程处于正在运行的状态

在这里插入图片描述

三、semaphore应用

使用semaphore限流，在访问高峰期时，让请求线程阻塞。当然它只适合限制单机线程数量，并且是仅限制线程数，而不是限制资源数（例如连接数）
使用Semaphore实现简单连接池，对比享元模式下的实现（用wait和notify），性能和可读性要更好

class Pool {
    // 1. 连接池大小
    private final int poolSize;
    // 2. 连接对象数组
    private Connection[] connections;
    // 3. 连接状态数组 0 表示空闲， 1 表示繁忙
    private AtomicIntegerArray states;
    private Semaphore semaphore;
    // 4. 构造方法初始化
    public Pool(int poolSize) {
        this.poolSize = poolSize;
        // 让许可数与资源数一致
        this.semaphore = new Semaphore(poolSize);
        this.connections = new Connection[poolSize];
        this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            connections[i] = new MockConnection("连接" + (i+1));
        }
    }
    // 5. 借连接
    public Connection borrow() {// t1, t2, t3
        // 获取许可
        try {
            semaphore.acquire(); // 没有许可的线程，在此等待
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            // 获取空闲连接
            if(states.get(i) == 0) {
                if (states.compareAndSet(i, 0, 1)) {
                    log.debug("borrow {}", connections[i]);
                    return connections[i];
                }
            }
        }
        // 不会执行到这里
        return null;
    }
    // 6. 归还连接
    public void free(Connection conn) {
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            if (connections[i] == conn) {
                states.set(i, 0);
                log.debug("free {}", conn);
                semaphore.release();
                break;
            }
        }
    }
}

四、Semaphore原理