Java中Semaphore(信號量)的使用方法

更新時(shí)間：2019年08月04日 14:24:55 作者：大愚若智_

這篇文章主要介紹了Java中Semaphore(信號量)的使用方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

Semaphore的作用：

在java中，使用了synchronized關(guān)鍵字和Lock鎖實(shí)現(xiàn)了資源的并發(fā)訪問控制，在同一時(shí)間只允許唯一了線程進(jìn)入臨界區(qū)訪問資源(讀鎖除外)，這樣子控制的主要目的是為了解決多個(gè)線程并發(fā)同一資源造成的數(shù)據(jù)不一致的問題。在另外一種場景下，一個(gè)資源有多個(gè)副本可供同時(shí)使用，比如打印機(jī)房有多個(gè)打印機(jī)、廁所有多個(gè)坑可供同時(shí)使用，這種情況下，Java提供了另外的并發(fā)訪問控制--資源的多副本的并發(fā)訪問控制，今天學(xué)習(xí)的信號量Semaphore即是其中的一種。

Semaphore實(shí)現(xiàn)原理初探：

Semaphore是用來保護(hù)一個(gè)或者多個(gè)共享資源的訪問，Semaphore內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)計(jì)數(shù)器，其值為可以訪問的共享資源的個(gè)數(shù)。一個(gè)線程要訪問共享資源，先獲得信號量，如果信號量的計(jì)數(shù)器值大于1，意味著有共享資源可以訪問，則使其計(jì)數(shù)器值減去1，再訪問共享資源。

如果計(jì)數(shù)器值為0,線程進(jìn)入休眠。當(dāng)某個(gè)線程使用完共享資源后，釋放信號量，并將信號量內(nèi)部的計(jì)數(shù)器加1，之前進(jìn)入休眠的線程將被喚醒并再次試圖獲得信號量。

就好比一個(gè)廁所管理員，站在門口，只有廁所有空位，就開門允許與空側(cè)數(shù)量等量的人進(jìn)入廁所。多個(gè)人進(jìn)入廁所后，相當(dāng)于N個(gè)人來分配使用N個(gè)空位。為避免多個(gè)人來同時(shí)競爭同一個(gè)側(cè)衛(wèi)，在內(nèi)部仍然使用鎖來控制資源的同步訪問。

Semaphore的使用：

Semaphore使用時(shí)需要先構(gòu)建一個(gè)參數(shù)來指定共享資源的數(shù)量，Semaphore構(gòu)造完成后即是獲取Semaphore、共享資源使用完畢后釋放Semaphore。

Semaphore semaphore = new Semaphore(10,true);
semaphore.acquire();
//do something here
semaphore.release();

下面的代碼就是模擬控制商場廁所的并發(fā)使用：

public class ResourceManage { 
  private final Semaphore semaphore ; 
  private boolean resourceArray[]; 
  private final ReentrantLock lock; 
  public ResourceManage() { 
    this.resourceArray = new boolean[10];//存放廁所狀態(tài) 
    this.semaphore = new Semaphore(10,true);//控制10個(gè)共享資源的使用，使用先進(jìn)先出的公平模式進(jìn)行共享;公平模式的信號量，先來的先獲得信號量 
    this.lock = new ReentrantLock(true);//公平模式的鎖，先來的先選 
    for(int i=0 ;i<10; i++){ 
      resourceArray[i] = true;//初始化為資源可用的情況 
    } 
  } 
  public void useResource(int userId){ 
 semaphore.acquire(); 
    try{ 
      //semaphore.acquire(); 
      int id = getResourceId();//占到一個(gè)坑 
      System.out.print("userId:"+userId+"正在使用資源，資源id:"+id+"\n"); 
      Thread.sleep(100);//do something，相當(dāng)于于使用資源 
      resourceArray[id] = true;//退出這個(gè)坑 
    }catch (InterruptedException e){ 
      e.printStackTrace(); 
    }finally { 
      semaphore.release();//釋放信號量，計(jì)數(shù)器加1 
    } 
  } 
  private int getResourceId(){ 
    int id = -1; 
 lock.lock();
    try { 
      //lock.lock();//雖然使用了鎖控制同步，但由于只是簡單的一個(gè)數(shù)組遍歷，效率還是很高的，所以基本不影響性能。 
      for(int i=0; i<10; i++){ 
        if(resourceArray[i]){ 
          resourceArray[i] = false; 
          id = i; 
          break; 
        } 
      } 
    }catch (Exception e){ 
      e.printStackTrace(); 
    }finally { 
      lock.unlock(); 
    } 
    return id; 
  } 
} 
public class ResourceUser implements Runnable{ 
  private ResourceManage resourceManage; 
  private int userId; 
  public ResourceUser(ResourceManage resourceManage, int userId) { 
    this.resourceManage = resourceManage; 
    this.userId = userId; 
  } 
  public void run(){ 
    System.out.print("userId:"+userId+"準(zhǔn)備使用資源...\n"); 
    resourceManage.useResource(userId); 
    System.out.print("userId:"+userId+"使用資源完畢...\n"); 
  } 
 
  public static void main(String[] args){ 
    ResourceManage resourceManage = new ResourceManage(); 
    Thread[] threads = new Thread[100]; 
    for (int i = 0; i < 100; i++) { 
      Thread thread = new Thread(new ResourceUser(resourceManage,i));//創(chuàng)建多個(gè)資源使用者 
      threads[i] = thread; 
    } 
    for(int i = 0; i < 100; i++){ 
      Thread thread = threads[i]; 
      try { 
        thread.start();//啟動線程 
      }catch (Exception e){ 
        e.printStackTrace(); 
      } 
    } 
  } 
}

最后，Semaphore除了控制資源的多個(gè)副本的并發(fā)訪問控制，也可以使用二進(jìn)制信號量來實(shí)現(xiàn)類似synchronized關(guān)鍵字和Lock鎖的并發(fā)訪問控制功能。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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