java并发之同步辅助类semaphore的示例分析

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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

                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。

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