多线程（十三AQS原理-Semaphore信号量）

Posted 2022-01-28

Semaphore介绍

Semaphore，限制对共享资源访问的最大线程数量，要访问共享资源，需要先申请许可，申请到许可才能访问。访问结果了，释放许可。

案例：

3个线程：Thread-1、Thread-2、Thread-3。一个许可数为2的公平策略的Semaphore。

线程的调用顺序如下：
Thread-1 申请一个许可，等待几秒钟，继续执行
Thread-2 申请2个许可，许可不足，阻塞
Thread-3 申请一个许可，等待几秒钟，继续执行
Thread-1,Thread-3,释放许可之后，Thread-2可以申请许可，成功执行。

代码：

Thread-1/3

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Task1 implements Runnable

    private Semaphore semaphore;

    public Task1(Semaphore semaphore) 
        this.semaphore = semaphore;
    

    @Override
    public void run() 

        try 
            semaphore.acquire();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到许可....");
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行....");
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放许可....");
            semaphore.release();
        
    

Thread-2

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Task2 implements Runnable

    private Semaphore semaphore;

    public Task2(Semaphore semaphore) 
        this.semaphore = semaphore;
    

    @Override
    public void run() 

        try 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "申请许可....");
            semaphore.acquire(2);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到许可....");
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行....");
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放许可....");
            semaphore.release(2);
        
    

启动文件

import java.text.ParseException;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Main 

    public static void main(String[] args) throws ParseException, InterruptedException 
        Semaphore semaphore = new Semaphore(2, true);

        ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
        Condition condition = lock.newCondition();
        Thread t1 = new Thread(new Task1(semaphore),"Thread-1");
        t1.start();
        Thread.sleep(2000);
        Thread t2 = new Thread(new Task2(semaphore),"Thread-2");
        Thread t3 = new Thread(new Task1(semaphore),"Thread-3");
        t2.start();
        t3.start();
    

结果：

源码分析

创建公平的Semaphore，就是直接修改AQS的同步状态state

Thread-1,申请许可，执行AQS的acquireSharedInterruptibly

Semaphore是如何实现tryAcquireShared方法的

此时，Thread-1申请一个，是足够的，返回成功，然后持有许可，此时state=1。

Thread-2申请2个许可，但是state=1,不够的。

Thread-2会申请失败，进入doAcquireSharedInterruptibly

doAcquireSharedInterruptibly方法之前的文章也介绍过了，这里不再详细介绍，最终Thread-2被包装成节点放【等待队列】，同时需要设置【等待队列】头结点为SIGNAL状态，然后Thread-2阻塞了。

Thread-3申请一个许可，是成功的，然后持有许可，此时state=0.

Thread-1，释放了许可，则state=1;

然后执行doReleaseShared，设置头节点状态为0，准备唤醒后继节点，也就是Thread-2.

此时，可能Thread-3还没有释放许可，state=1,那么Thread-2又会被阻塞。

Thread-3,释放许可，state=2,继续唤醒Thread-2.

Thread-2,获取许可成功，state=0,继续执行。

Thread-2,释放许可，state=2,程序执行完成。