JDK1.8 信号量(Semaphore)的基本使用

Posted 2022-12-02 zhujm320

介绍

信号量支持多线程同时并发，但是同时并发线程数是确定的，起到了限流的作用。比如: 临界资源的数量是5个，那么则可以同时支持5个线程进入临界资源，待进入临界资源的线程退出后，其他线程才能进入来，也就是说当前占用临界资源的线程小于5个，其他线程才能进来。以停车场的车位为例: 停车场有5个车位，如果都停满了车，那么其他车就无法进来；反之，其他车可以进入停车场，直接到车位停满。

使用

初始化信号量

public Semaphore(int permits)    	
	sync = new NonfairSync(permits);

permits表示信号量个数(即临界资源个数)，默认采用非公平同步策略。

尝试获取信号量

public boolean tryAcquire() 
        return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0;

判断是否有可用的信号量，非阻塞调用，如果有，直接返回true，反之返回false

尝试在指定时间内获取信号量

public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)    
	throws InterruptedException     
	return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));

在指定时间内尝试获取信号量，阻塞调用(在指定时间内)，如果有，直接返回true，反之返回false

timeout 超时时间

unit 超时时间单位

获取信号量

public void acquire() throws InterruptedException 
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
 

直接获取信号量，阻塞调用，如果有可用信号量，直接返回，信号量个数减一；如果可用信号量为0，则阻塞

public void acquire(int permits) throws InterruptedException 
        if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
        sync.acquireSharedInterruptibly(permits);
 

同时获取几个信号量，阻塞调用，如果有足够可用信号量，直接返回，信号量个数减permits；如果可用信号量小于permits，则阻塞

释放新号量

public void release() 
        sync.releaseShared(1);

释放一个信号量，信号量个数加1，如果有线程阻塞在acquire()函数，那么将被唤醒，并获取到信号量，并往下执行。

public void release(int permits) 
        if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
        sync.releaseShared(permits);

释放permits个信号量(表示释放临界资源个数)，信号量个数加permits

清空信号量

public int drainPermits() 
        return sync.drainPermits();

将信号量个数清零，此时无可用的信号量

获取等待线程个数

public final int getQueueLength() 
        return sync.getQueueLength();

该方法可以判断有多少线程阻塞在获取信号量函数上(即有多少线程调用了acquire())

测试例子

代码:

package sample;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest 



    public static void main(String[] args) 

        Semaphore semaphore=new Semaphore(24);
//        int count = semaphore.availablePermits();
//        System.out.println("可用信号量 count1: " + count);
//        //增加20个信号量
//        semaphore.release(20);
        int count = semaphore.availablePermits();
        //此时信号量个数为24个, 可以支持同时跑24个线程
        System.out.println("可用信号量 count2: " + count);
        for (int i = 0; i < 200; i ++)
            new Thread(()->
                try 
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + " 进入" + " 时间: " + System.currentTimeMillis());
                    Thread.sleep(200);
                    System.out.println("" + Thread.currentThread().getName() + " 退出" + " 时间: " + System.currentTimeMillis());
                    semaphore.release();
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            , "线程"+i).start();
        
        //延迟一下等待获取信号量的线程全部进入等待队列
        try
            Thread.sleep(10);
        catch (Exception e)
            e.printStackTrace();
        
        int waitT = semaphore.getQueueLength();
        System.out.println("等待线程个数: " + waitT + " 时间: " + System.currentTimeMillis());
    

输出结果:

可用信号量 count2: 24
线程0 进入 时间: 1621138709578
线程3 进入 时间: 1621138709578
线程2 进入 时间: 1621138709578
线程1 进入 时间: 1621138709578
线程4 进入 时间: 1621138709578
线程5 进入 时间: 1621138709578
线程6 进入 时间: 1621138709578
线程7 进入 时间: 1621138709578
线程8 进入 时间: 1621138709578
线程9 进入 时间: 1621138709578
线程19 进入 时间: 1621138709578
线程10 进入 时间: 1621138709578
线程12 进入 时间: 1621138709578
线程17 进入 时间: 1621138709578
线程11 进入 时间: 1621138709578
线程21 进入 时间: 1621138709578
线程18 进入 时间: 1621138709578
线程20 进入 时间: 1621138709578
线程13 进入 时间: 1621138709578
线程22 进入 时间: 1621138709578
线程16 进入 时间: 1621138709578
线程15 进入 时间: 1621138709578
线程14 进入 时间: 1621138709578
线程23 进入 时间: 1621138709578
等待线程个数: 176 时间: 1621138709610
线程0 退出 时间: 1621138709783
线程17 退出 时间: 1621138709783
线程7 退出 时间: 1621138709783
线程24 进入 时间: 1621138709783
线程16 退出 时间: 1621138709783
线程15 退出 时间: 1621138709783
线程12 退出 时间: 1621138709783
线程21 退出 时间: 1621138709783
线程29 进入 时间: 1621138709783
线程22 退出 时间: 1621138709783
线程31 进入 时间: 1621138709783
线程11 退出 时间: 1621138709783
线程4 退出 时间: 1621138709783
线程32 进入 时间: 1621138709783
线程9 退出 时间: 1621138709783
线程2 退出 时间: 1621138709783
线程6 退出 时间: 1621138709783
线程1 退出 时间: 1621138709783
线程10 退出 时间: 1621138709783
线程3 退出 时间: 1621138709783
线程38 进入 时间: 1621138709783
线程5 退出 时间: 1621138709783
线程39 进入 时间: 1621138709783
线程37 进入 时间: 1621138709783
线程36 进入 时间: 1621138709783
线程35 进入 时间: 1621138709783
线程34 进入 时间: 1621138709783
线程33 进入 时间: 1621138709783
线程30 进入 时间: 1621138709783
线程28 进入 时间: 1621138709783
线程27 进入 时间: 1621138709783
线程26 进入 时间: 1621138709783
线程25 进入 时间: 1621138709783
线程8 退出 时间: 1621138709783
线程14 退出 时间: 1621138709783
线程18 退出 时间: 1621138709783
线程20 退出 时间: 1621138709783
线程23 退出 时间: 1621138709783
线程44 进入 时间: 1621138709783
线程19 退出 时间: 1621138709783
线程13 退出 时间: 1621138709783
线程46 进入 时间: 1621138709783
线程45 进入 时间: 1621138709783
线程43 进入 时间: 1621138709783
线程42 进入 时间: 1621138709783
线程41 进入 时间: 1621138709783
线程40 进入 时间: 1621138709783
线程47 进入 时间: 1621138709783
线程31 退出 时间: 1621138709986
线程43 退出 时间: 1621138709986
线程48 进入 时间: 1621138709986
线程38 退出 时间: 1621138709986
线程37 退出 时间: 1621138709986
线程47 退出 时间: 1621138709986
线程45 退出 时间: 1621138709986
线程46 退出 时间: 1621138709986
线程40 退出 时间: 1621138709986
线程41 退出 时间: 1621138709986
线程42 退出 时间: 1621138709986
线程27 退出 时间: 1621138709986
线程35 退出 时间: 1621138709986
线程30 退出 时间: 1621138709986
线程28 退出 时间: 1621138709986
线程33 退出 时间: 1621138709986
线程62 进入 时间: 1621138709986
线程39 退出 时间: 1621138709986
线程36 退出 时间: 1621138709986
线程29 退出 时间: 1621138709986
线程64 进入 时间: 1621138709986
线程32 退出 时间: 1621138709986
线程24 退出 时间: 1621138709986
线程34 退出 时间: 1621138709986
线程67 进入 时间: 1621138709986
线程66 进入 时间: 1621138709986
线程65 进入 时间: 1621138709986
线程63 进入 时间: 1621138709986
线程61 进入 时间: 1621138709986
线程60 进入 时间: 1621138709986
线程59 进入 时间: 1621138709986
线程58 进入 时间: 1621138709986
线程57 进入 时间: 1621138709986
线程56 进入 时间: 1621138709986
线程55 进入 时间: 1621138709986
线程54 进入 时间: 1621138709986
线程53 进入 时间: 1621138709986
线程52 进入 时间: 1621138709986
线程51 进入 时间: 1621138709986
线程50 进入 时间: 1621138709986
线程49 进入 时间: 1621138709986
线程44 退出 时间: 1621138709986
线程25 退出 时间: 1621138709986
线程69 进入 时间: 1621138709986
线程26 退出 时间: 1621138709986
线程70 进入 时间: 1621138709986
线程68 进入 时间: 1621138709986
线程71 进入 时间: 1621138709986
线程68 退出 时间: 1621138710189
线程55 退出 时间: 1621138710189
线程58 退出 时间: 1621138710189
线程73 进入 时间: 1621138710189
线程50 退出 时间: 1621138710189
线程49 退出 时间: 1621138710189
线程75 进入 时间: 1621138710189
线程74 进入 时间: 1621138710189
线程67 退出 时间: 1621138710189
线程64 退出 时间: 1621138710189
线程62 退出 时间: 1621138710189
线程56 退出 时间: 1621138710189
线程61 退出 时间: 1621138710189
线程63 退出 时间: 1621138710189
线程57 退出 时间: 1621138710189
线程65 退出 时间: 1621138710189
线程83 进入 时间: 1621138710189
线程66 退出 时间: 1621138710189
线程52 退出 时间: 1621138710189
线程48 退出 时间: 1621138710189
线程87 进入 时间: 1621138710189
线程59 退出 时间: 1621138710189
线程60 退出 时间: 1621138710189
线程51 退出 时间: 1621138710189
线程89 进入 时间: 1621138710189
线程53 退出 时间: 1621138710189
线程71 退出 时间: 1621138710189
线程72 进入 时间: 1621138710189
线程92 进入 时间: 1621138710189
线程69 退出 时间: 1621138710189
线程70 退出 时间: 1621138710189
线程54 退出 时间: 1621138710189
线程94 进入 时间: 1621138710189
线程93 进入 时间: 1621138710189
线程91 进入 时间: 1621138710189
线程90 进入 时间: 1621138710189
线程88 进入 时间: 1621138710189
线程86 进入 时间: 1621138710189
线程85 进入 时间: 1621138710189
线程84 进入 时间: 1621138710189
线程82 进入 时间: 1621138710189
线程81 进入 时间: 1621138710189
线程80 进入 时间: 1621138710189
线程79 进入 时间: 1621138710189
线程78 进入 时间: 1621138710189
线程77 进入 时间: 1621138710189
线程76 进入 时间: 1621138710189
线程95 进入 时间: 1621138710189
线程79 退出 时间: 1621138710392
线程88 退出 时间: 1621138710392
线程82 退出 时间: 1621138710392
线程97 进入 时间: 1621138710392
线程94 退出 时间: 1621138710392
线程73 退出 时间: 1621138710392
线程99 进入 时间: 1621138710392
线程96 进入 时间: 1621138710392
线程91 退出 时间: 1621138710392
线程74 退出 时间: 1621138710392
线程101 进入 时间: 1621138710392
线程92 退出 时间: 1621138710392
线程81 退出 时间: 1621138710392
线程85 退出 时间: 1621138710392
线程86 退出 时间: 1621138710392
线程80 退出 时间: 1621138710392
线程107 进入 时间: 1621138710392
线程72 退出 时间: 1621138710392
线程83 退出 时间: 1621138710392
线程108 进入 时间: 1621138710392
线程89 退出 时间: 1621138710392
线程110 进入 时间: 1621138710392
线程76 退出 时间: 1621138710392
线程111 进入 时间: 1621138710392
线程77 退出 时间: 1621138710392
线程84 退出 时间: 1621138710392
线程113 进入 时间: 1621138710392
线程90 退出 时间: 1621138710392
线程114 进入 时间: 1621138710394
线程78 退出 时间: 1621138710392
线程95 退出 时间: 1621138710392
线程115 进入 时间: 1621138710394
线程112 进入 时间: 1621138710392
线程109 进入 时间: 1621138710392
线程106 进入 时间: 1621138710392
线程105 进入 时间: 1621138710392
线程104 进入 时间: 1621138710392
线程103 进入 时间: 1621138710392
线程102 进入 时间: 1621138710392
线程100 进入 时间: 1621138710392
线程98 进入 时间: 1621138710392
线程75 退出 时间: 1621138710392
线程87 退出 时间: 1621138710392
线程118 进入 时间: 1621138710395
线程93 退出 时间: 1621138710392
线程117 进入 时间: 1621138710395
线程119 进入 时间: 1621138710395
线程116 进入 时间: 1621138710394
线程104 退出 时间: 1621138710604
线程98 退出 时间: 1621138710604
线程120 进入 时间: 1621138710604
线程97 退出 时间: 1621138710604
线程115 退出 时间: 1621138710604
线程109 退出 时间: 1621138710604
线程110 退出 时间: 1621138710604
线程103 退出 时间: 1621138710604
线程96 退出 时间: 1621138710604
线程126 进入 时间: 1621138710604
线程99 退出 时间: 1621138710604
线程128 进入 时间: 1621138710604
线程112 退出 时间: 1621138710604
线程111 退出 时间: 1621138710604
线程101 退出 时间: 1621138710604
线程116 退出 时间: 1621138710604
线程108 退出 时间: 1621138710604
线程132 进入 时间: 1621138710604
线程107 退出 时间: 1621138710604
线程100 退出 时间: 1621138710604
线程106 退出 时间: 1621138710604
线程118 退出 时间: 1621138710604
线程113 退出 时间: 1621138710604
线程114 退出 时间: 1621138710604
线程105 退出 时间: 1621138710604
线程117 退出 时间: 1621138710604
线程119 退出 时间: 1621138710604
线程102 退出 时间: 1621138710604
线程142 进入 时间: 1621138710604
线程141 进入 时间: 1621138710604
线程140 进入 时间: 1621138710604
线程139 进入 时间: 1621138710604
线程138 进入 时间: 1621138710604
线程137 进入 时间: 1621138710604
线程136 进入 时间: 1621138710604
线程135 进入 时间: 1621138710604
线程134 进入 时间: 1621138710604
线程133 进入 时间: 1621138710604
线程131 进入 时间: 1621138710604
线程130 进入 时间: 1621138710604
线程129 进入 时间: 1621138710604
线程127 进入 时间: 1621138710604
线程125 进入 时间: 1621138710604
线程124 进入 时间: 1621138710604
线程123 进入 时间: 1621138710604
线程122 进入 时间: 1621138710604
线程121 进入 时间: 1621138710604
线程143 进入 时间: 1621138710604
线程140 退出 时间: 1621138710809
线程124 退出 时间: 1621138710809
线程144 进入 时间: 1621138710809
线程123 退出 时间: 1621138710809
线程138 退出 时间: 1621138710809
线程127 退出 时间: 1621138710809
线程121 退出 时间: 1621138710809
线程149 进入 时间: 1621138710809
线程122 退出 时间: 1621138710809
线程125 退出 时间: 1621138710809
线程150 进入 时间: 1621138710809
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线程192 进入 时间: 1621138711241
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线程195 退出 时间: 1621138711444
线程199 退出 时间: 1621138711444
线程193 退出 时间: 1621138711444

Process finished with exit code 0

 从测试结果看，支持同时并发24个线程，待获取到信号量的线程释放信号量后，其他线程依次获取到信号量并执行。