java并发编程之Semaphore

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

一个计数信号量。从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。拿到信号量的线程可以进入代码，否则就等待。通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

package com.lala.shop;

import java.time.Duration;
import java.time.Instant;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SemaphoreDemo 
{
	/**
	 * 这里演示了一个例子：十个人一起上厕所
	 * 如果一次只能一个人上厕所，则总共需要时间：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=55分钟
	 * 如果一次能10个人一起上厕所，则总共需要时间：10分钟
	 */
	static void demonstration(int num) throws Exception
	{
		String[] users = {"刘梅","夏东海","夏雪","刘星","夏雨","爷爷","姥姥","玛丽","胡一统","林宁"};
		
		CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(users.length);
		
		Integer[] times = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
		List<Integer> timeList = Arrays.asList(times);
		Collections.shuffle(timeList);
		
		Semaphore sph = new Semaphore(num);
		
		ExecutorService runner = Executors.newCachedThreadPool();
		
		Instant start = Instant.now();
		
		for(int i=0; i<users.length; i++)
		{
			final int index = i;
			runner.submit(() -> {
				try 
				{
					//拿到信号灯，准备上厕所
					sph.acquire();
					
					long time = timeList.get(index);
					
					TimeUnit.SECONDS.sleep(time);
					
					System.out.println(users[index] + "如厕完毕，共花费时间：" + time);
					cdl.countDown();
					//事情已经办完，释放信号灯
					sph.release();
				} catch (Exception e) 
				{
					e.printStackTrace();
				}
			});
		}
		runner.shutdown();
		
		cdl.await();
		
		Instant end = Instant.now();
		Duration speed = Duration.between(start, end);
		long seconds = speed.getSeconds();//秒表示   
		System.out.println("全部上完厕所(一次只能有" + num + "人如厕)，总共花了时间：" + seconds);
	}
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		demonstration(5);
	}
}

如果调用方式为：

demonstration(5);

则，输出为：

夏雪如厕完毕，共花费时间：1
夏雨如厕完毕，共花费时间：3
刘星如厕完毕，共花费时间：4
爷爷如厕完毕，共花费时间：6
夏东海如厕完毕，共花费时间：8
刘梅如厕完毕，共花费时间：9
胡一统如厕完毕，共花费时间：2
玛丽如厕完毕，共花费时间：7
林宁如厕完毕，共花费时间：5
姥姥如厕完毕，共花费时间：10
全部上完厕所(一次只能有5人如厕)，总共花了时间：13

如果调用方式为：

demonstration(1);

则，输出为：

刘梅如厕完毕，共花费时间：10
夏东海如厕完毕，共花费时间：6
夏雪如厕完毕，共花费时间：3
刘星如厕完毕，共花费时间：9
夏雨如厕完毕，共花费时间：8
爷爷如厕完毕，共花费时间：4
姥姥如厕完毕，共花费时间：1
玛丽如厕完毕，共花费时间：5
胡一统如厕完毕，共花费时间：7
林宁如厕完毕，共花费时间：2
全部上完厕所(一次只能有1人如厕)，总共花了时间：55

如果调用方式为

demonstration(10); 则输出为：

夏雨如厕完毕，共花费时间：1
夏东海如厕完毕，共花费时间：2
爷爷如厕完毕，共花费时间：3
刘星如厕完毕，共花费时间：4
刘梅如厕完毕，共花费时间：5
胡一统如厕完毕，共花费时间：6
林宁如厕完毕，共花费时间：7
姥姥如厕完毕，共花费时间：8
玛丽如厕完毕，共花费时间：9
夏雪如厕完毕，共花费时间：10
全部上完厕所(一次只能有10人如厕)，总共花了时间：10