Java并发编程之Semaphore（信号量）详解及实例

Z时代
2024-01-10
分类：IT

概述

通常情况下，可能有多个线程同时访问数目很少的资源，如客户端建立了若干个线程同时访问同一数据库，这势必会造成服务端资源被耗尽的地步，那么怎样能够有效的来控制不可预知的接入量呢？及在同一时刻只能获得指定数目的数据库连接，在JDK1.5 java.util.concurrent 包中引入了Semaphore（信号量），信号量是在简单上锁的基础上实现的,相当于能令线程安全执行，并初始化为可用资源个数的计数器，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。例如我们可以将一个信号量初始化为可获得的数据库连接个数。一旦某个线程获得了信号量，可获得的数据库连接数减1。线程消耗完资源并释放该资源时，计数器就会加1。当信号量控制的所有资源都已被占用时，若有线程试图访问此信号量，则会进入阻塞状态，直到有可用资源被释放。简单理解就是：如去银行办理业务，只有6个窗口，所以可同时给6个客户办理业务，其他客户只能等待，当有其中一个窗口办理完业务时就会通知下一个客户办理。

主要方法

1、构造方法

Semaphore提供了一个带有boolean参数的构造方法，true代表公平锁，false代表非公平锁，默认实现是非公平锁

Semaphore(int permits) //创建具有给定许可数的非公平Semaphore

Semaphore(int permits, boolean fair) //创建具有给定许可数的公平（true）或非公平（false）Semaphore

2、普通方法

public void acquire() //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

public void acquire(int permits) //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

public void release() //释放一个许可，将可用的许可数增加 1

public void release(int permits) //释放给定数目的许可，将其返回到信号量

public boolean isFair() //如果此信号量的公平设置为 true，则返回 true

3、我们来模拟客户在银行办理业务的场景示例


import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class BankService {
  public static void main(String[] args) {
   Runnable customer = new Runnable() {
     final Semaphore availableWindow = new Semaphore(5, true);
     int count = 1;
     @Override
     public void run() {
      int time = (int) (Math.random() * 10 + 3);
      int num = count++;
      try {
        availableWindow.acquire();
        System.out.println("正在为第【" + num + "】个客户办理业务，需要时间：" + time + "s！");
        Thread.sleep(time * 1000);
        if (availableWindow.hasQueuedThreads()) {
         System.out.println("第【" + num + "】个客户已办理完业务，有请下一位！");
        } else {
         System.out.println("第【" + num + "】个客户已办理完业务，没有客户了，休息中！");
        }
        availableWindow.release();
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
     }
   };
   for (int i = 1; i < 10; i++) {
     new Thread(customer).start();
   }
  }
}