Java线程间通信与信号量

1. 信号量Semaphore

先说说Semaphore，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。一般用于控制并发线程数，及线程间互斥。另外重入锁 ReentrantLock 也可以实现该功能，但实现上要复杂些。
功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会。
单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

例子：

/**
 * @Description:
 * @param @param args
 * @return void 返回类型
 */
public static void main(String[] args) {
    // 线程池
    ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
    // 只能5个线程同时访问
    final Semaphore semp = new Semaphore(5);
    // 模拟20个客户端访问
    for (int index = 0; index < 20; index++) {
        final int NO = index;
        Runnable run = new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    // 获取许可
                    semp.acquire();
                    System.out.println("获得Accessing: " + NO);
                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                    // 访问完后，释放
                    semp.release();
                    System.out.println("剩余可用信号-----------------"
                            + semp.availablePermits());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        exec.execute(run);
    }
    // 退出线程池
    exec.shutdown();
}

输出结果（可以想想为什么会这样输出）：

获得Accessing: 1
获得Accessing: 5
获得Accessing: 2
获得Accessing: 3
获得Accessing: 0
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 4
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 9
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 8
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 6
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 10
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 11
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 12
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 13
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 7
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 15
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 16
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 17
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 14
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 18
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 19
剩余可用信号-----------------1
剩余可用信号-----------------2
剩余可用信号-----------------3
剩余可用信号-----------------4
剩余可用信号-----------------5

2. 使用PIPE作为线程间通信桥梁

Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。一进一出。先作为初步了解怎么使用。
值得注意的是该类在java.nio.channels下，说明该类属于nio方式的数据通信方式，那就使用Buffer来缓冲数据。

Pipe原理的图示：
[图片上传失败...(image-6e128d-1512478225225)]

• Pipe就是个空管子，这个空管子一头可以从管子里往外读，一头可以往管子里写
• 操作流程：
• 1.首先要有一个对象往这个空管子里面写。写到哪里呢？这个空管子是有一点空间的，就在这个管子里。
  写的时候就是写到管子本身包含的这段空间里的。这段空间大小是1024个字节。
• 2.然后另一个对象才能将这个装满了的管子里的内容读出来。

上代码

package com.jx.test;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Pipe;

public class testPipe {

    /**
     * @Description:
     * @param @param args
     * @return void 返回类型
     * @throws IOException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个管道
        Pipe pipe = Pipe.open();
        final Pipe.SinkChannel psic = pipe.sink();// 要向管道写数据，需要访问sink通道
        final Pipe.SourceChannel psoc = pipe.source();// 从读取管道的数据，需要访问source通道

        Thread tPwriter = new Thread() {

            public void run() {
                try {
                    System.out.println("send.....");
                    // 创建一个线程，利用管道的写入口Pipe.SinkChannel类型的psic往管道里写入指定ByteBuffer的内容
                    int res = psic.write(ByteBuffer
                            .wrap("Hello,Pipe!测试通讯.....".getBytes("utf-16BE")));
                    System.out.println("send size:" + res);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        Thread tPreader = new Thread() {
            public void run() {
                int bbufferSize = 1024 * 2;
                ByteBuffer bbuffer = ByteBuffer.allocate(bbufferSize);
                try {
                    System.out.println("recive.....");
                    // 创建一个线程，利用管道的读入口Pipe.SourceChannel类型的psoc将管道里内容读到指定的ByteBuffer中                   
                    int res = psoc.read(bbuffer);//数据未
                     System.out.println("recive size:"+res+" Content:" + ByteBufferToString(bbuffer));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        tPwriter.start();
        tPreader.start();
    }

    /**
     *ByteBuffer--> String的转换函数
     */
    public static String ByteBufferToString(ByteBuffer content) {
        if (content == null || content.limit() <= 0
                || (content.limit() == content.remaining())) {
            System.out.println("不存在或内容为空！");
            return null;
        }
        int contentSize = content.limit() - content.remaining();
        StringBuffer resultStr = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < contentSize; i += 2) {
            resultStr.append(content.getChar(i));
        }
        return resultStr.toString();
    }

}