java并发之同步辅助类semaphore

semaphore(seməˌfôr)含义：

信号量就是可以声明多把锁（包括一把锁：此时为互斥信号量）。
举个例子：一个房间如果只能容纳5个人，多出来的人必须在门外面等着。如何去做呢？一个解决办法就是：房间外面挂着五把钥匙，每进去一个人就取走一把钥匙，没有钥匙的不能进入该房间而是在外面等待。每出来一个人就把钥匙放回原处以方便别人再次进入。

常用方法
acquire():获取信号量，信号量内部计数器减1
release():释放信号量，信号量内部计数器加1
tryAcquire():这个方法试图获取信号量，如果能够获取返回true，否则返回false
信号量控制的线程数量在声明时确定。例如：
Semphore s = new Semphore(2);
一个例子
实现一个功能：一个打印队列，被三台打印机打印

package semaphore;

import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class PrintQueue {
    //信号量
private Semaphore semaphore;

//是否空闲打印机
private boolean freePrinters[];

private Lock lockPrinters;

public PrintQueue(){
    //初始化三个信号
    semaphore=new Semaphore(3);
    //三台空闲打印机
    freePrinters=new boolean[3];
    for (int i=0; i<3; i++){
        freePrinters[i]=true;
    }
    lockPrinters=new ReentrantLock();
}

public void printJob (Object document){
    try {
        //获取信号量
        semaphore.acquire();

        int assignedPrinter=getPrinter();

        Long duration=(long)(Math.random()*10);
        System.out.printf("%s: PrintQueue: Printing a Job in Printer %d during %d seconds\n",Thread.currentThread().getName(),assignedPrinter,duration);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(duration);

        freePrinters[assignedPrinter]=true;
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        // Free the semaphore
        semaphore.release();            
    }
}
private int getPrinter() {
    int ret=-1;

    try {
        lockPrinters.lock();
        for (int i=0; i

声明一个Job类，使用打印队列：

package semaphore;

public class Job implements Runnable {

     private PrintQueue printQueue;

      public Job(PrintQueue printQueue){
          this.printQueue=printQueue;
     }

      @Override
      public void run() {
         System.out.printf("%s: Going to print a job\n",Thread.currentThread().getName());
         printQueue.printJob(new Object());
         System.out.printf("%s: The document has been printed\n",Thread.currentThread().getName());        
     }
}

测试：

package semaphore;

public class MainCmd {
    public static void main (String args[]){

    PrintQueue printQueue=new PrintQueue();
    //启动12个打印线程
    Thread thread[]=new Thread[12];
    for (int i=0; i<12; i++){
        thread[i]=new Thread(new Job(printQueue),"Thread "+i);
    }
    for (int i=0; i<12; i++){
        thread[i].start();
    }
}
}

需要注意的地方
1、对于信号量声明的临界区，虽然可以控制线程访问的数量，但是不能保证代码块之间是线程安全的。所以上面的例子在方法printJob()方法里面使用了锁保证数据安全性。
2、信号量也涉及到公平性问题。和锁公平性一样，这里默认是非公平的。可以通过构造器显示声明锁的公平性。
public Semaphore(int permits, boolean fair)

应用场景
流量控制，即控制能够访问的最大线程数。

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