Java并发编程之Semaphore详解

概念

• 信号量Semaphore一般用来表示可用资源的个数，相当于一个计数器，可类比生活中停车场牌子上面显示的停车场剩余车位数量。
• 当有车开进去的时候, 就相当于申请一个可用资源，可用车位就 -1 (这个称为信号量的 P 操作) 当有车开出来的时候, 就相当于释放一个可用资源, 可用车位就 +1 (这个称为信号量的 V 操作)
• 如果计数器的值已经为 0 了，还尝试申请资源，就会阻塞等待，直到有其他线程释放资源（计数器的值是大于等于0的）

默认构造方法

 public Semaphore(int permits){}

信号量：permits

重要方法

//申请资源，计数器值=0，则阻塞
public void acquire() throws InterruptedException {}
//释放资源
public void release() {}

1、类Semaphore的构造函数permits 是许可的意思，代表同一时间，最多允许permits执行acquire() 和release() 之间的代码。

例如：

Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

• 2、方法acquire(n) 的功能是每调用1次此方法，就消耗掉n个许可。
• 3、方法release(n) 的功能是每调用1次此方法，就动态添加n个许可。
• 4、方法acquireUnnterruptibly()作用是是等待进入acquire() 方法的线程不允许被中断。
• 5、方法availablePermits() 返回Semaphore对象中当前可以用的许可数。
• 6、方法drainPermits() 获取并返回所有的许可个数，并且将可用的许可重置为0
• 7、方法 getQueueLength() 的作用是取得等待的许可的线程个数
• 8、方法 hasQueueThreads() 的作用是判断有没有线程在等待这个许可
• 9、公平和非公平信号量：有些时候获取许可的的顺序与线程启动的顺序有关，这是的信号量就要分为公平和非公平的。所谓的公平信号量是获得锁的顺序与线程启动的顺序有关，但不代表100%获得信号量，仅仅是在概率上能保证，而非公平信号量就是无关的。

例如：

Semaphore semaphore = new Semaphore(1，false);

• False：表示非公平信号量，即线程启动的顺序与调用semaphore.acquire() 的顺序无关，也就是线程先启动了并不代表先获得 许可。
• True：公平信号量，即线程启动的顺序与调用semaphore.acquire() 的顺序有关，也就是先启动的线程优先获得许可。
• 10、方法tryAcquire() 的作用是尝试获取1个许可。如果获取不到则返回false，通常与if语句结合使用，其具有无阻塞的特点。无阻塞的特点可以使不至于在同步处于一直持续等待的状态。
• 11、方法tryAcquire(n) 的作用是尝试获取n个许可，如果获取不到则返回false
• 12、方法tryAcquire(long timeout，TimeUnit unit)的作用是在指定的时间内尝试获取1个许可，如果获取不到则返回false
• 13、方法tryAcquire(int permits，long timeout，TimeUnit unit) 的作用是在指定的时间内尝试获取n 个许可，如果获取不到则返回false
• 14、多进路-多处理-多出路：允许多个线程同时处理任务

测试使用

import java.util.concurrent.Semaphore;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("准备申请资源");
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println("申请资源成功");
                    // 申请到资源之后休眠1秒
                    Thread.sleep(1000);
                    semaphore.release();
                    // 释放资源
                    System.out.println("释放资源完毕");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        // 创建15个线程，让这 15 个线程来分别去尝试申请资源
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            Thread t = new Thread(runnable);
            t.start();
        }
    }
}

运行结果如下：

可以看到，由于资源数为3，所以前3个线程申请资源后很容易成功，而之后的线程就没有资源可以申请了，只能等到前3个线程把资源释放出来后再申请

信号量相当于是锁的升级版本，锁只能控制一个资源的有无，而信号量可以控制很多个资源的有无

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