java并发编程之Semaphore

柔光的暖阳◎ 2022-08-01 13:58 143阅读 0赞

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

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。拿到信号量的线程可以进入代码，否则就等待。通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

package com.lala.shop;
    
    import java.time.Duration;
    import java.time.Instant;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Collections;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.Semaphore;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class SemaphoreDemo 
    {
    	/**
    	 * 这里演示了一个例子：十个人一起上厕所
    	 * 如果一次只能一个人上厕所，则总共需要时间：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55分钟
    	 * 如果一次能10个人一起上厕所，则总共需要时间：10分钟
    	 */
    	static void demonstration(int num) throws Exception
    	{
    		String[] users = {"刘梅","夏东海","夏雪","刘星","夏雨","爷爷","姥姥","玛丽","胡一统","林宁"};
    		
    		CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(users.length);
    		
    		Integer[] times = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    		List<Integer> timeList = Arrays.asList(times);
    		Collections.shuffle(timeList);
    		
    		Semaphore sph = new Semaphore(num);
    		
    		ExecutorService runner = Executors.newCachedThreadPool();
    		
    		Instant start = Instant.now();
    		
    		for(int i=0; i<users.length; i++)
    		{
    			final int index = i;
    			runner.submit(() -> {
    				try 
    				{
    					//拿到信号灯，准备上厕所
    					sph.acquire();
    					
    					long time = timeList.get(index);
    					
    					TimeUnit.SECONDS.sleep(time);
    					
    					System.out.println(users[index] + "如厕完毕，共花费时间：" + time);
    					cdl.countDown();
    					//事情已经办完，释放信号灯
    					sph.release();
    				} catch (Exception e) 
    				{
    					e.printStackTrace();
    				}
    			});
    		}
    		runner.shutdown();
    		
    		cdl.await();
    		
    		Instant end = Instant.now();
    		Duration speed = Duration.between(start, end);
    		long seconds = speed.getSeconds();//秒表示   
    		System.out.println("全部上完厕所(一次只能有" + num + "人如厕)，总共花了时间：" + seconds);
    	}
    	public static void main(String[] args) throws Exception
    	{
    		demonstration(5);
    	}
    }

如果调用方式为：

demonstration(5);

则，输出为：

夏雪如厕完毕，共花费时间：1  
夏雨如厕完毕，共花费时间：3  
刘星如厕完毕，共花费时间：4  
爷爷如厕完毕，共花费时间：6  
夏东海如厕完毕，共花费时间：8  
刘梅如厕完毕，共花费时间：9  
胡一统如厕完毕，共花费时间：2  
玛丽如厕完毕，共花费时间：7  
林宁如厕完毕，共花费时间：5  
姥姥如厕完毕，共花费时间：10  
全部上完厕所(一次只能有5人如厕)，总共花了时间：13

如果调用方式为：

demonstration(1);

则，输出为：

刘梅如厕完毕，共花费时间：10  
夏东海如厕完毕，共花费时间：6  
夏雪如厕完毕，共花费时间：3  
刘星如厕完毕，共花费时间：9  
夏雨如厕完毕，共花费时间：8  
爷爷如厕完毕，共花费时间：4  
姥姥如厕完毕，共花费时间：1  
玛丽如厕完毕，共花费时间：5  
胡一统如厕完毕，共花费时间：7  
林宁如厕完毕，共花费时间：2  
全部上完厕所(一次只能有1人如厕)，总共花了时间：55

如果调用方式为

demonstration(10); 则输出为：

夏雨如厕完毕，共花费时间：1  
夏东海如厕完毕，共花费时间：2  
爷爷如厕完毕，共花费时间：3  
刘星如厕完毕，共花费时间：4  
刘梅如厕完毕，共花费时间：5  
胡一统如厕完毕，共花费时间：6  
林宁如厕完毕，共花费时间：7  
姥姥如厕完毕，共花费时间：8  
玛丽如厕完毕，共花费时间：9  
夏雪如厕完毕，共花费时间：10  
全部上完厕所(一次只能有10人如厕)，总共花了时间：10