(八)java多線程之Semaphore
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引言
這節課,咱們就開始講一下信號量Semaphoregit
理論
Semaphore:一個可計數的信號量。通常，一個semaphore 信號量是一組許可證。若是必要，那個每次acquire獲取許可都是阻塞的，直接一個許可證是可用的，並獲取到。每次release釋放，都會增長一個許可證，潛在的，也會釋放一個阻塞請求。然而。並不是每次許可對象均可以被使用的，這個Semaphore信號量只保存幾個可用的許可證和相應的操做。github
若是有幾個線程數要訪問幾個共享資源的話，那麼這時候就應該使用信號量。舉例說明：這個有類Pool類，它就使用信號量在控制多線程去訪問那麼幾個有限items。編程
class Pool {
private static final int MAX_AVAILABLE = 100;
private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true);
public Object getItem() throws InterruptedException {
available.acquire();
return getNextAvailableItem();
}
public void putItem(Object x) {
if (markAsUnused(x))
available.release();
}
// Not a particularly efficient data structure; just for demo
protected Object[] items = ... whatever kinds of items being managed
protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];
protected synchronized Object getNextAvailableItem() {
for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
if (!used[i]) {
used[i] = true;
return items[i];
}
}
return null; // not reached
}
protected synchronized boolean markAsUnused(Object item) {
for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
if (item == items[i]) {
if (used[i]) {
used[i] = false;
return true;
} else
return false;
}
}
return false;
}
}
在每一個線程獲取
item以前，必須先從信號量獲取許可。保證這個item對用戶來講是可使用的。當線程結束使用item時，並讓item返回item池，這信號量會釋放這個許可，以後容許使用線程能夠獲取到這個item。必需要注意的，在程序中，在獲取許可和釋放許可的死衚衕並無使用同步鎖，信號量封裝了限制對池的訪問所需的同步，與維護池自己的一致性所需的任何同步。微信
Semaphore(int permits): 建立一個指定數量的許可的信號量數據結構Semaphore(int permits, boolean fair)建立一個指定數量的許可,並保證每一個線程都是公平的,當fair爲true時,信號量會安裝先進先出的原則來獲取許可.多線程acquire()在當前信號量中獲取一個許可.當前線程會一直阻塞直到有一個可用的許可,或被其餘線程中斷.ideacquireUninterruptibly(): 在當前信號量中獲取一個許可.當前線程會一直阻塞直到有一個可用的許可.測試tryAcquire()在當前信號量嘗試獲取一個許可,若是有可用,則獲取到這個許可,並當即返回true,後綴當即返回falseuitryAcquire在當前信號量獲取一個許可,當前線程會一直阻塞直到有一個可用的許可.或指定時間超時了,或被其餘線程中斷.release()釋放一個許可,把讓它返回到這個信號量中.acquire(int permits)請求指定數量的許可,若是有足夠的許可可用,那麼當前線程會馬上返回,若是許可不足,則當前會一直等待,直到被其餘線程中斷,或獲取到足夠的許可.acquireUninterruptibly(int permits)請求指定數量的許可,若是有足夠的許可可用,那麼當前線程會馬上返回,若是許可不足,則當前會一直等待,直到獲取到足夠的許可.tryAcquire(int permits)在當前信號量嘗試獲取指定數量的許可,若是有可用,則獲取到這個許可,並當即返回true,後綴當即返回falsetryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)在指定的超時時間,當前信號量嘗試獲取指定數量的許可,若是有可用,則獲取到這個許可,並當即返回true,後綴當即返回falserelease(int permits)釋放指定數量的許可availablePermits()返回當前信號量還有幾個可用的許可drainPermits()請求並當即返回當前信號量可用的所有許可reducePermits(int reduction)根據指定的縮減量減少可用許可的數目。此方法在使用信號量來跟蹤那些變爲不可用資源的子類中頗有用。此方法不一樣於 acquire，在許可變爲可用的過程當中，它不會阻塞等待。isFair()返回當前的信號量時候是公平的hasQueuedThreads()查詢是否有線程正在等待獲取。注意，由於同時可能發生取消，因此返回 true 並不保證有其餘線程等待獲取許可。此方法主要用於監視系統狀態。getQueueLength()返回正在等待獲取的線程的估計數目。該值僅是估計的數字，由於在此方法遍歷內部數據結構的同時，線程的數目可能動態地變化。此方法用於監視系統狀態，不用於同步控制。getQueuedThreads()返回一個 collection，包含可能等待獲取的線程。由於在構造此結果的同時實際的線程 set 可能動態地變化，因此返回的 collection 僅是盡力的估計值。所返回 collection 中的元素沒有特定的順序。此方法用於加快子類的構造速度，提供更多的監視設施。
例子
看了前面那麼方法的介紹,恐怕你想吐的的心都有了吧?仍是讓咱們迴歸輕鬆愉快的例子來吧.這裏咱們仍是繼續舉小明和小紅談人生和理想的例子.以前他們在臥室裏談了好幾百毫秒的人生和理想.頓時都感受身疲憊,感受身體好像被掏空了同樣.因此這裏他們都想洗一個熱水澡,可是沐浴室只有三間,那就搶吧..ok,開始編程...
首先,先編寫一個沐浴室
ShowerRoom
public class ShowerRoom {
private static final int MAX_SIZE = 3;
Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_SIZE);
public void bathe(String name){
try {
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 洗唰唰啊..洗唰唰... ");
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 終於洗完澡了...");
semaphore.release();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
而後編寫讓
小明和小紅去洗澡操做BoyAndGril
public class BoyAndGril implements Runnable{
ShowerRoom showerRoom;
public BoyAndGril(ShowerRoom showerRoom) {
this.showerRoom = showerRoom;
}
@Override
public void run() {
String name = Thread.currentThread().getName();
showerRoom.bathe(name);
}
}
最後,測試一下
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
Set<Thread> boyAndGril = new HashSet<>();
ShowerRoom showerRoom = new ShowerRoom();
for (int i = 0; i < 10; i ++){
boyAndGril.add(new Thread(new BoyAndGril(showerRoom), "小明" + i + "號"));
}
for (int i = 0; i < 10; i ++){
boyAndGril.add(new Thread(new BoyAndGril(showerRoom), "小紅" + i + "號"));
}
for (Thread thread : boyAndGril){
thread.start();
}
}
}
運行一下結果
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ok,運行正常,程序中不會發生四我的以及四個以上的人在同時洗澡的狀況.
若是有人以爲這個好像也沒有使用什麼共享資源啊,沒有上面那個例子的item pool,那行,那把有關semaphore的代碼註釋掉,再運行一下.
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發現這幾十我的都同時在三間沐浴室裏洗澡,那麼確定有只是一間會出現兩人或兩人以上同時洗澡的狀況.若是浴室夠大,你們都沒有意見,那還好.就是若是肥皂掉了,這個時候,小明就得考慮要不要彎腰去撿了....
打賞
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