Java并发工具类之并发数控制神器Semaphore

Posted 2020-10-14

　　Semaphore(信号量)使用来控制通知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。

　　我们可以这么理解Semaphore，比如一个厕所只有6个坑，同时只能满足6个人上厕所(变态除外)，其他人想蹲坑，只能排队等待，如果有人从厕所出来，后面的一个人就可以进去。在这个例子中人就是线程，蹲坑表示线程在执行，离开表示线程执行完毕，而坑的数量就表示Semaphore的个数。

　　一.Semaphore的应用场景

　　Semaphore可以用于做流量控制，特别是公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发地读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有10个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这个时候，就可以使用Semaphore来做流量控制。简单实现如下：

　　

public class SemaphoreTest {

    private static final int THREAD_COUNT = 30;
    private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

    //只有10个数据库链接，这里创建10个信号量
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(10);

    public static void main(String[] args){
        boolean shutDownThreadPool = false;

        for(int index = 0; index < THREAD_COUNT ;index++){
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //获取一个信号
                        semaphore.acquire();
                        //执行操作
                        System.out.println("wait for write data...");
                        Thread.sleep(1000);
                        //释放信号
                        semaphore.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });

            if(index == THREAD_COUNT-1){
                shutDownThreadPool = true;
            }
        }

        while(!shutDownThreadPool){
            threadPool.shutdown();
        }
    }

}

　　上述代码中虽然创建了30个线程，但是同时只能有是个线程在并发的执行。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。Semaphore的用法也很简单，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。还可以用tryAcquire()方法尝试获取许可证。

　　二.Semaphore的其他方法

　　int availablePermits()：返回当前可用的许可证数量

　　int getQueueLength()：获取正在等待获取许可证的线程数量

　　boolean hasQueuedThreads()：获取是否还有等待获取许可证的线程

　　void reducePermits(int reduction)：减少reduction个许可证