java多线程解说【拾柒】_并发工具类:Semaphore
2018-02-26 17:07
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上篇文章:java多线程解说【拾陆】_并发工具类:CyclicBarrier
本文介绍一下最后一个并发工具类Semaphore。
Semaphore
Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量,通过协调各个线程以保证合理的使用公共资源。
它同样通过设置一个数字,当请求的数量达到指定的数字时,就将请求拦截;直到有线程释放了资源后,则放一个请求进入。
Semaphore提供了2个构造器:
后一个构造方法是支持公平锁的,也就是先等待的可先进入。
Semaphore通过acquire()来获取一个许可,若无许可能够获得,则会一直等待,直到获得许可;release()用来释放许可。注意,在释放许可之前,必须先获获得许可。在获取许可之前,还可以调用availablePermits()方法来方法得到可用的许可数目;还可以通过getQueueLength()来获取在排队获取许可证的线程数。
一个例子
执行结果为
常用API
实现分析
Semaphore内部也维护了一个sync对象,Sync是一个继承于AQS的抽象类,有两个子类:公平实现FairSync和非公平实现NonfairSync。默认为NonfairSync。公平信号量和非公平信号量的释放信号量的机制是一样的,不同的是它们获取信号量的机制。线程在尝试获取信号量许可时,对于公平信号量而言,如果当前线程不在CLH队列的头部,则排队等候;而对于非公平信号量而言,无论当前线程是不是在CLH队列的头部,它都会直接获取信号量。该差异具体的体现在,它们的tryAcquireShared()函数的实现不同。(详见之前分析CLH的文章)
核心实现也在于重写了tryReleaseShared()方法,通过对ASQ中state变量(用作信号量)的CAS操作来保证只能有指定数量线程获得操作。
本文介绍一下最后一个并发工具类Semaphore。
Semaphore
Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量,通过协调各个线程以保证合理的使用公共资源。
它同样通过设置一个数字,当请求的数量达到指定的数字时,就将请求拦截;直到有线程释放了资源后,则放一个请求进入。
Semaphore提供了2个构造器:
public Semaphore(int permits) { sync = new NonfairSync(permits); } public Semaphore(int permits, boolean fair) { sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }
后一个构造方法是支持公平锁的,也就是先等待的可先进入。
Semaphore通过acquire()来获取一个许可,若无许可能够获得,则会一直等待,直到获得许可;release()用来释放许可。注意,在释放许可之前,必须先获获得许可。在获取许可之前,还可以调用availablePermits()方法来方法得到可用的许可数目;还可以通过getQueueLength()来获取在排队获取许可证的线程数。
一个例子
public class TestSemaphore { public static void main(String[] args) { int N = 8; //工人数 Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目 for(int i=0;i<N;i++) new WorkerThread(i,semaphore).start(); } static class WorkerThread extends Thread{ private int num; private Semaphore semaphore; public WorkerThread(int num,Semaphore semaphore){ this.num = num; this.semaphore = semaphore; } @Override public void run() { try { semaphore.acquire(); System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产..."); Thread.sleep(2000); System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器"); semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
执行结果为
工人1占用一个机器在生产... 工人4占用一个机器在生产... 工人5占用一个机器在生产... 工人0占用一个机器在生产... 工人2占用一个机器在生产... 工人1释放出机器 工人3占用一个机器在生产... 工人2释放出机器 工人6占用一个机器在生产... 工人4释放出机器 工人7占用一个机器在生产... 工人5释放出机器 工人0释放出机器 工人3释放出机器 工人6释放出机器 工人7释放出机器
常用API
// 创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。 Semaphore(int permits) // 创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。 Semaphore(int permits, boolean fair) // 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,否则线程被中断。 void acquire() // 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,或者线程已被中断。 void acquire(int permits) // 从此信号量中获取许可,在有可用的许可前将其阻塞。 void acquireUninterruptibly() // 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。 void acquireUninterruptibly(int permits) // 返回此信号量中当前可用的许可数。 int availablePermits() // 获取并返回立即可用的所有许可。 int drainPermits() // 返回一个 collection,包含可能等待获取的线程。 protected Collection<Thread> getQueuedThreads() // 返回正在等待获取的线程的估计数目。 int getQueueLength() // 查询是否有线程正在等待获取。 boolean hasQueuedThreads() // 如果此信号量的公平设置为 true,则返回 true。 boolean isFair() // 根据指定的缩减量减小可用许可的数目。 protected void reducePermits(int reduction) // 释放一个许可,将其返回给信号量。 void release() // 释放给定数目的许可,将其返回到信号量。 void release(int permits) // 返回标识此信号量的字符串,以及信号量的状态。 String toString() // 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。 boolean tryAcquire() // 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。 boolean tryAcquire(int permits) // 如果在给定的等待时间内此信号量有可用的所有许可,并且当前线程未被中断,则从此信号量获取给定数目的许可。 boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) // 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中断,则从此信号量获取一个许可。 boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
实现分析
Semaphore内部也维护了一个sync对象,Sync是一个继承于AQS的抽象类,有两个子类:公平实现FairSync和非公平实现NonfairSync。默认为NonfairSync。公平信号量和非公平信号量的释放信号量的机制是一样的,不同的是它们获取信号量的机制。线程在尝试获取信号量许可时,对于公平信号量而言,如果当前线程不在CLH队列的头部,则排队等候;而对于非公平信号量而言,无论当前线程是不是在CLH队列的头部,它都会直接获取信号量。该差异具体的体现在,它们的tryAcquireShared()函数的实现不同。(详见之前分析CLH的文章)
核心实现也在于重写了tryReleaseShared()方法,通过对ASQ中state变量(用作信号量)的CAS操作来保证只能有指定数量线程获得操作。
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