Java 并发编程之Semaphore详解

前言

Semaphore当前在多线程环境下被广泛使用，信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java 并发库 的Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，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。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

构造方法

Semaphore类位于java.util.concurrent包下，它提供了2个构造器：

//参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问
public Semaphore(int permits) {          
    sync = new NonfairSync(permits);
}

//这个多了一个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
public Semaphore(int permits, boolean fair) {    
    sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}

常用方法

重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：

public void acquire() throws InterruptedException {  }     //获取一个许可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException { }    //获取permits个许可
public void release() { }          //释放一个许可
public void release(int permits) { }    //释放permits个许可

acquire()用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。

release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，要保证先获得许可。否则会导致总的许可数目就会错误

如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：

public boolean tryAcquire() { };    //尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false

public int availablePermits();  // 返回此信号量中可用的许可证的当前数量。

代码实践

通过例子了解Semaphore的具体使用：

停车场有五个车位，有十辆车需要进入停车场停车，此时需要保证停车场最多的时候只能有五辆车进入，出去一辆才能进来一辆

代码实现：

 public static void main(String[] args) {
        // 停车场车位数量
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入停车场");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "驶离停车场");
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }finally {
                    semaphore.release();
                }
            }, i + "号车");
            thread.start();
        }
    }

运行结果：

1号车进入停车场
4号车进入停车场
3号车进入停车场
2号车进入停车场
5号车进入停车场
1号车驶离停车场
7号车进入停车场
4号车驶离停车场
6号车进入停车场
5号车驶离停车场
8号车进入停车场
3号车驶离停车场
9号车进入停车场
9号车驶离停车场
10号车进入停车场
2号车驶离停车场
6号车驶离停车场
7号车驶离停车场
8号车驶离停车场
10号车驶离停车场

Process finished with exit code 0

Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。