多线程与并发----Semaphere同步

矫情吗；* 2021-09-15 10:20 266阅读 0赞

**Semaphore实现信号灯：**

**Semaphore可以维护当前访问自身的线程个数，并且提供了同步机制。**使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。

**java.util.concurrent.Semaphore**

一个计数信号量。从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。

Semaphore 通常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目。例如，下面的类使用信号量控制对内容池的访问：

> class Pool {
> private static final int MAX_AVAILABLE = 100;
> private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true);
> public Object getItem() throws InterruptedException {
> available.acquire();
> return getNextAvailableItem();
> }
> public void putItem(Object x) {
> if (markAsUnused(x))
> available.release();
> }
> // Not a particularly efficient data structure; just for demo
> protected Object[] items = ... whatever kinds of items being managed
> protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];
> 
> protected synchronized Object getNextAvailableItem() {
> for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
> if (!used[i]) {
> used[i] = true;
> return items[i];
> }
> }
> return null; // not reached
> }
> protected synchronized boolean markAsUnused(Object item) {
> for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
> if (item == items[i]) {
> if (used[i]) {
> used[i] = false;
> return true;
> } else
> return false;
> }
> }
> return false;
> }
> }
> 
> 
>

**获得一项前，每个线程必须从信号量获取许可，从**而保证可以使用该项。该线程结束后，将项返回到池中并将许可返回到该信号量，从而允许其他线程获取该项。 **注意，调用** **acquire()** ** 时无法保持同步锁，因为这会阻止将项返回到池中。** 信号量封装所需的同步，以限制对池的访问，这同维持该池本身一致性所需的同步是分开的。

> <table> 
> <tbody> 
> <tr> 
> <td colspan="5" style="background:rgb(204,204,255);">构造方法摘要</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="5" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">Semaphore</a>(int&nbsp;permits) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="5"><a rel="nofollow">Semaphore</a>(int&nbsp;permits, boolean&nbsp;fair) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="5" style="background:rgb(204,204,255);">方法摘要</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td>&nbsp;void</td> 
> <td colspan="4"><a rel="nofollow">acquire</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被<a rel="nofollow">中断</a>。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;void</td> 
> <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">acquire</a>(int&nbsp;permits) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞，或者线程已被<a rel="nofollow">中断</a>。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td>&nbsp;void</td> 
> <td colspan="4"><a rel="nofollow">acquireUninterruptibly</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;从此信号量中获取许可，在有可用的许可前将其阻塞。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;void</td> 
> <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">acquireUninterruptibly</a>(int&nbsp;permits) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td>&nbsp;int</td> 
> <td colspan="4"><a rel="nofollow">availablePermits</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回此信号量中当前可用的许可数。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;int</td> 
> <td colspan="4" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">drainPermits</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;获取并返回立即可用的所有许可。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="4">protected &nbsp;<a title="java.util 中的接口" rel="nofollow">Collection</a>&lt;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">Thread</a>&gt;</td> 
> <td><a rel="nofollow">getQueuedThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回一个 collection，包含可能等待获取的线程。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;int</td> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">getQueueLength</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回正在等待获取的线程的估计数目。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="3">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="2"><a rel="nofollow">hasQueuedThreads</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;查询是否有线程正在等待获取。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">isFair</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;如果此信号量的公平设置为 true，则返回 true。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="3">protected &nbsp;void</td> 
> <td colspan="2"><a rel="nofollow">reducePermits</a>(int&nbsp;reduction) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;根据指定的缩减量减小可用许可的数目。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;void</td> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">release</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;释放一个许可，将其返回给信号量。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2">&nbsp;void</td> 
> <td colspan="3"><a rel="nofollow">release</a>(int&nbsp;permits) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;释放给定数目的许可，将其返回到信号量。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;<a title="java.lang 中的类" rel="nofollow">String</a></td> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">toString</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;返回标识此信号量的字符串，以及信号量的状态。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="3"><a rel="nofollow">tryAcquire</a>() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;仅在调用时此信号量存在一个可用许可，才从信号量获取许可。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">tryAcquire</a>(int&nbsp;permits) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;仅在调用时此信号量中有给定数目的许可时，才从此信号量中获取这些许可。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="3"><a rel="nofollow">tryAcquire</a>(int&nbsp;permits, long&nbsp;timeout, <a title="java.util.concurrent 中的枚举" rel="nofollow">TimeUnit</a>&nbsp;unit) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;如果在给定的等待时间内此信号量有可用的所有许可，并且当前线程未被<a rel="nofollow">中断</a>，则从此信号量获取给定数目的许可。</td> 
> </tr> 
> <tr> 
> <td colspan="2" style="background:rgb(255,255,255);">&nbsp;boolean</td> 
> <td colspan="3" style="background:rgb(255,255,255);"><a rel="nofollow">tryAcquire</a>(long&nbsp;timeout, <a title="java.util.concurrent 中的枚举" rel="nofollow">TimeUnit</a>&nbsp;unit) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;如果在给定的等待时间内，此信号量有可用的许可并且当前线程未被<a rel="nofollow">中断</a>，则从此信号量获取一个许可。</td> 
> </tr> 
> </tbody> 
> </table>

**示例：3个灯 10个人**

> 房间，有多少人都能装，线程数动态变化，来一个人产生一个线程
> 
> ExecutorService service = Exccutors.newCachedThreadPool();
> 
> final Semaphore sp = new Semaphore(3);灯的个数 指定只有3个
> 
> //3个灯，来了5个人，有2个人要等，其中有一个办完事走了，等待的2个哪个先上呢？默认的构造方法不管，谁抢到了谁上。用new Semaphore(3, true)就可以保证先来的先上。
> 
> //将灯的个数设置为1就可以达到互斥效果，每次只能有一个线程运行
> 
> for (int i=0; i<10; i++)来了10个人
> 
> {//人的任务 抢灯
> 
> Runnable runnable = new Runnable()
> 
> {
> 
> public void run()
> 
> {
> 
> sp.acquire();//抢坑了 会抛中断异常
> 
> }//有人占住灯了，给出提示
> 
> SOP(currentThreadName+进入，当前已有（3-sp.availablePermits()）个人了)
> 
> Thread.sleep(5000)灯办事
> 
> //办完事打声招呼
> 
> SOP（ThreadName即将离开）
> 
> 释放坑的占有权
> 
> sp.release();
> 
> SOP(ThreadName已经走了，还有sp.availablePermits()个灯可用)
> 
> }
> 
> 开始任务吧
> 
> service.execute(runnable)
> 
> }
> 
> 
> 
> 
> 传统互斥只能内部释放锁this.unlock()，进去this.lock()晕倒了别人就没法进去了；用信号灯可以外部释放，其他线程可以释放再获取sp.release()   sp.acquire()。
> 
> 
>