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<freePrinters.length; i++) {

if (freePrinters[i]){

ret=i;

freePrinters[i]=false;

break;

}

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

lockPrinters.unlock();

}

return ret;

}

}

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。