并发编程-17AQS同步组件之 Semaphore 控制并发线程数的信号量

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发布于 2021-08-17 15:57:42

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J.U.C脑图

Semaphore 概述

Semaphore（信号量）是用来控制同时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。

举个例子：

高速要限制流量，只允许同时有一百辆车在这条路上行使，其他的都必须在路口等待，所以前一百辆车会看到绿灯，可以开进这条高速，后面的车会看到红灯，不能驶入高速，但是如果前一百辆中有5辆车已经离开了高速，那么后面就允许有5辆车驶入高速，这个例子里说的车就是线程，驶入高速就表示线程在执行，离开高速就表示线程执行完成，看见红灯就表示线程被阻塞，不能执行。

Semaphore 构造函数及方法

Semaphore的用法：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。

构造函数

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。

第二个构造函数 Semaphore(int permits, boolean fair) 第二个构造方法指定是公平模式还是非公平模式,默认非公平模式 . 公平模式：先启动的线程优先得到许可。非公平模式：先启动的线程并不一定先获得许可，谁抢到谁就获得许可。

常用和需要注意的方法

acquire() 获取一个许可
acquire(int permits) 获取指定个数的许可
tryAcquire()方法尝试获取1个许可证
tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) 最大等待许可的时间
tryAcquire(int permits) 获取指定个数的许可
tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) 最大等待许可的时间
availablePermits() ：返回此信号量中当前可用的许可证数
release() 释放许可
release(int permits) 释放指定个数的许可
int getQueueLength() 返回正在等待获取许可证的线程数。
boolean hasQueuedThreads() 是否有线程正在等待获取许可证。
void reducePermits(int reduction) 减少reduction个许可证。是个protected方法。
Collection getQueuedThreads() 返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。
…

Semaphore 示例

acquire()

观察输出：

根据上述代码的逻辑，test方法中休眠1秒，设置的3个许可，及同一时间最多只能有3个线程执行，根据日志输出的时间可以看到符合预期。

semaphore.acquire(int permits)

输出：

设置了3个许可，每个线程每次获取3个许可，因此同一时间只能有1个线程执行，输出符合预期。

semaphore.tryAcquire()

尝试获取一个许可,如果未获取到，不等待，将直接丢弃该线程不执行

运行输出：

从输出可以看到，在3个线程获取到3个许可后，因为每个线程调用的方法要执行1秒中，最早的一个许可也要在1S后释放，剩下的17个线程未获取到许可，使用了semaphore.tryAcquire()方法，没有设置等待时间，所以便直接被丢弃，不执行了。

tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)

未获取到许可，设置等待时长

输出结果：

tryAcquire通过参数指定了5秒的等待时间。上述代码中同一时间最多执行3个。第4个线程因前3个线程执行需要耗时一秒未释放许可，因此需要等待。但是由于设置了5秒的等待时间，所以在5秒内等待到了释放的许可，继续执行，循环往复。但是20个线程，每秒并发3个，5S是执行不完的。，所以上面执行到第16个（0开始，显示是15）就结束了，【每次执行结果会有差异，取决于CPU】，并没有全部执行完20个线程。