java多線程之Semaphore信號量詳解

   信號量在操做系統中通常用來管理數量有限的資源.每類資源有一個對應的信號量.信號量的值表示資源的可用數量.在使用資源時,要先從該信號量上獲取一個使用許可.成功獲取許可以後,資源可用數量減1.在持有許可期,使用者能夠對獲取資源進行操做.完成對資源的使用以後,須要在信號量上釋放一個許可,資源可用數加1,容許其餘使用者獲取資源.當資源可用數爲0的時候,須要獲取資源的線程以阻塞的方式來等待資源變爲可用,或者過段時間以後再檢查資源是否變爲可用.

   在java中有相應的Semaphore實現類,在建立Semaphore類的對象時指定資源的可用數,經過acquire方法以阻塞式的方式獲取許可,而tryAcquire方法以非阻塞式的方式來獲取許可.當須要釋放許可時,使用release方法.Semaphore類也支持同時獲取和釋放多個資源的許可.經過acquire方法獲取許可的過程是能夠被中斷的.若是不但願被中斷,那麼可使用acquireUninterruptibly方法.Semaphore也支持在分配許可時使用公平模式,經過把構造方法的第二個參數設置爲true來使用該模式.在公平模式下,當資源可用時,等待線程按照調用acquire方法申請資源的順序依次獲取許可.在進行資源管理時,通常使用公平模式,以免形成線程飢渴問題.須要注意的是獲取資源時,經過synchronized關鍵詞或鎖聲明同步.這是由於Semaphore類只是一個資源數量的抽象表示,並不負責管理資源對象自己,可能有多個線程同時獲取到資源使用許可,所以須要使用同步機制避免數據競爭.

使用信號量管理資源的示例:

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import  java.util.*; import  java.util.concurrent.ExecutorService; import  java.util.concurrent.Executors; import  java.util.concurrent.Semaphore; import  java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;   /**   * 信號量使用詳解,使用信號量來管理有限的資源   * User: ketqi   * Date: 2013-01-27 12:29   */ public  class  SemaphoreDemo {      /** 可重入鎖,對資源列表進行同步 */      private  final  ReentrantLock lock =  new  ReentrantLock();      /** 信號量 */      private  final  Semaphore semaphore;      /** 可以使用的資源列表 */      private  final  LinkedList<Object> resourceList =  new  LinkedList<Object>();        public  SemaphoreDemo(Collection<Object> resourceList) {          this .resourceList.addAll(resourceList);          this .semaphore =  new  Semaphore(resourceList.size(),  true );      }        /**       * 獲取資源       *       * @return 可用的資源       * @throws InterruptedException       */      public  Object acquire()  throws  InterruptedException {          semaphore.acquire();            lock.lock();          try  {              return  resourceList.pollFirst();          }  finally  {              lock.unlock();          }      }        /**       * 釋放或者歸還資源       *       * @param resource 待釋放或歸還的資源       */      public  void  release(Object resource) {          lock.lock();          try  {              resourceList.addLast(resource);          }  finally  {              lock.unlock();          }            semaphore.release();      }        public  static  void  main(String[] args) {          //準備2個可用資源          List<Object> resourceList =  new  ArrayList<>();          resourceList.add( "Resource1" );          resourceList.add( "Resource2" );            //準備工做任務          final  SemaphoreDemo demo =  new  SemaphoreDemo(resourceList);          Runnable worker =  new  Runnable() {              @Override              public  void  run() {                  Object resource =  null ;                  try  {                      //獲取資源                      resource = demo.acquire();                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "\twork   on\t"  + resource);                      //用resource作工做                      Thread.sleep( 1000 );                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "\tfinish on\t"  + resource);                  }  catch  (InterruptedException e) {                      e.printStackTrace();                  }  finally  {                      //歸還資源                      if  (resource !=  null ) {                          demo.release(resource);                      }                  }              }          };            //啓動9個任務          ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();          for  ( int  i =  0 ; i <  9 ; i++) {              service.submit(worker);          }          service.shutdown();      } }