Semaphore 信号量

一、概念

Semaphore也是一个线程同步的辅助类，可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。

二、Semaphore的主要方法：

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。
　　void release():释放一个许可，将其返回给信号量。
　　int availablePermits():返回此信号量中当前可用的许可数。
　　boolean hasQueuedThreads():查询是否有线程正在等待获取。
三、为什么要用Semaphore
Semaphore有两个目的，第一个是多个共享资源互斥使用，第二个是并发线程数的控制，具体例子如下:

WX20201116-162836.png

6个线程同时执行一个工作，只允许最多3个同时执行，由上图可以看出，release() 释放资源的顺序不一定遵循进入的顺序。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {


    public static void main(String[] args) {
        testSemaphore();
    }

    public static void testSemaphore() {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);

                Runnable runnable = new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            //请求获得许可，如果有可获得的许可则继续往下执行，许可数减1。否则进入阻塞状态
                            semaphore.acquire();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "进入，当前已有" + (3 - semaphore.availablePermits()) + "个并发");
                        try {
                            Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "即将离开");
                        semaphore.release();//释放许可，许可数加1
                        //下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "已离开，当前已有" + (3 - semaphore.availablePermits()) + "个并发");

                    }
                };
                executorService.execute(runnable);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


}

三、 同ReentrantLock比较，Semaphore内部也是依靠一个继承自AbstractQueuedSynchronizer的Sync抽象类型的类成员变量sync来实现主要功能的，　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。

import java.sql.BatchUpdateException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {

    public static void main(String[] args) {
        final Business business = new Business();
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        executorService.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                business.service();
            }
        });
    }

    private static class Business {
        private int count;
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Semaphore sp = new Semaphore(1);

        public void service() {
            //lock.lock();
            try {
                sp.acquire(); //当前线程使用count变量的时候将其锁住，不允许其他线程访问
            } catch (InterruptedException e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            try {
                count++;
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(count);
            } catch (RuntimeException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                //lock.unlock();
                sp.release();  //释放锁
            }
        }
    }
}