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Semaphore - 信号量

synchronized 和 ReentrantLock 都是一次只允许一个线程访问某个资源,Semaphore 还可以指定多个线程同时访问某个资源。

示例代码如下:

public class SemaphoreExample1 {
  // 请求的数量
  private static final int threadCount = 550;

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 创建一个具有固定线程数量的线程池对象(如果这里线程池的线程数量给太少的话你会发现执行的很慢)
    ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(300);
    // 一次只能允许执行的线程数量。
    final Semaphore semaphore = new Semaphore(20);

    for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
      final int threadnum = i;
      threadPool.execute(() -> {
        try {
          semaphore.acquire();  // 获取一个许可,所以可运行线程数量为20/1=20
          test(threadnum);
          semaphore.release();  // 释放一个许可
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO Auto-generated catch block
          e.printStackTrace();
        }

      });
    }
    threadPool.shutdown();
    System.out.println("finish");
  }

  public static void test(int threadnum) throws InterruptedException {
    Thread.sleep(1000);  // 模拟请求的耗时操作
    System.out.println("threadnum:" + threadnum);
    Thread.sleep(1000);  // 模拟请求的耗时操作
  }

}

执行 acquire() 方法后,线程进入阻塞,直到有一个许可证可以获得,然后拿走,每个 release() 方法会增加一个许可证,这可能会释放一个阻塞的 acquire() 方法。然而,其实并没有实际的许可证这个对象,Semaphore 只是维持了一个可获得许可证的数量。所以 Semaphore 经常用于限制获取某种资源的线程数量。

当然也可以一次拿取和释放多个许可,不过通常没有必要这样做:

      semaphore.acquire(5);  // 获取5个许可,所以可运行线程数量为20/5=4
      test(threadnum);
      semaphore.release(5);  // 获取5个许可,所以可运行线程数量为20/5=4

除了 acquire() 方法之外,另一个比较常用的与之对应的方法是 tryAcquire() 方法,该方法如果获取不到许可,就会立即返回 false。

Semaphore 有两种模式,公平模式和非公平模式。

  • 公平模式: 调用 acquire() 的顺序就是获取许可证的顺序,遵循 FIFO
  • 非公平模式: 抢占式的

Semaphore 对应的两个构造方法如下:

   public Semaphore(int permits) {
        sync = new NonfairSync(permits);
    }

    public Semaphore(int permits, boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

这两个构造方法,都必须提供许可的数量。第二个构造方法,可以指定是公平模式,还是非公平模式,默认是非公平模式。

如果对 Semaphore 源码感兴趣,可以看下这篇文章:深入理解Semaphore

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