java多线程--信号量Semaphore的使用

Posted 2020-07-05 冬至饮雪

　　Semaphore可以控制某个共享资源可被同时访问的次数,即可以维护当前访问某一共享资源的线程个数,并提供了同步机制.例如控制某一个文件允许的并发访问的数量.

　　例如网吧里有100台机器,那么最多只能提供100个人同时上网,当来了第101个客人的时候,就需要等着,一旦有一个人人下机,就可以立马得到了个空机位补上去.这个就是信号量的概念.

Semaphore类位于java.util.concurrent包内.下面通过实例来使用这个类:

package com.wang.thread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
 * 创建10个线程,最多只能有三个线程同时执行功能代码
 * @author Administrator
 *
 */
public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个可调整大小的缓冲线程池
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        //只能有三个线程同时访问
        final  Semaphore sp = new Semaphore(3);
        //循环创建一个线程
        for(int i=0;i<10;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                    public void run(){
                    try {
                        //获取一个许可,得到许可就可以往下执行,得不到就阻塞,等待该信号量空出可用的许可
                        sp.acquire();
                    } catch (InterruptedException e1) {
                         e1.printStackTrace();
                    }
                    //功能代码
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                            "进入，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
                    try {
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                            "即将离开");    
                    //执行完功能代码,归还许可
                    sp.release();
                    //下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                            "已离开，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");                    
                }
            };
            service.execute(runnable);            
        }
    }

}

如果,把该类的信号量初始化为 1，即在构造函数中传入的参数为1,使得它在使用时最多只有一个可用的许可，那么就可用作一个相互排斥的锁,类比Lock锁.

代码演示:

package queue;

import java.awt.image.SampleModel;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 现成程序中的Test类中的代码在不断地产生数据，然后交给TestDo.doSome()方法去处理，
 * 就好像生产者在不断地产生数据，
 * 消费者在不断消费数据。请将程序改造成有10个线程来消费生成者产生的数据，
 * 这些消费者都调用TestDo.doSome()方法去进行处理，故每个消费者都需要一秒才能处理完，
 * 程序应保证这些消费者线程依次有序地消费数据，只有上一个消费者消费完后，下一个消费者才能消费数据，
 * 下一个消费者是谁都可以，但要保证这些消费者线程拿到的数据是有顺序的.
 * @author Administrator
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        final BlockingQueue<String> queue=new ArrayBlockingQueue<String>(10);
        //final Lock lock=new ReentrantLock();
        final Semaphore sp=new Semaphore(1);
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable(){

                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //lock.lock();
                        sp.acquire();
                        String input=queue.take();
                        String output = TestDo.doSome(input);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ":" + output);
                        //lock.unlock();
                        sp.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                
            }).start();
        }
        System.out.println("begin:"+(System.currentTimeMillis()/1000));
        for(int i=0;i<10;i++){  //这行不能改动
            String input = i+"";  //这行不能改动
            try {
                queue.put(input);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//不能改动此TestDo类
class TestDo {
    public static String doSome(String input){
        
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        String output = input + ":"+ (System.currentTimeMillis() / 1000);
        return output;
    }
}

代码中的Semaphore的功能,同样可以用Lock锁实现,见注释掉的代码部分.

http://www.apihome.cn/api/java/Semaphore.html 这个链接是该类的中文API文档,可以看看.