JAVA併發之Semaphore（訊號量）

前面幾篇文章我們講了可重入鎖和讀寫鎖（見文末連結），本篇文章主要講下Java併發包下面另一個工具類Semaphore（訊號量）的原理。

Semaphore特點

是一種共享鎖（類似於讀寫鎖中的讀鎖）

基於AQS實現（AQS相關內容可以參考文末連結）

允許一定數量的執行緒獲得鎖

Semaphore例子

JDK原始碼對Semaphore的介紹是可以用來限制一定數量的執行緒訪問某個資源，下面我們透過一個例子來看下具體是什麼意思。

public static void main（String［］ args） { DateFormat df = new SimpleDateFormat（“HH：mm：ss——-”）； Semaphore semaphore = new Semaphore（3）； Runnable runnable = new Runnable（） { @Override public void run（） { try { semaphore。acquire（）； System。out。println（df。format（new Date（）） + Thread。currentThread（）。getName（） + “ got resource”）； Thread。sleep（2000）； } catch （Exception e） { e。printStackTrace（）； } finally { semaphore。release（）； } } }； for （int i = 0； i < 9； i++） { new Thread（runnable， “Thread” + i）。start（）； }}

上例中，我們建立了一個限制是3的訊號量，同時啟動了9個執行緒去執行各自的任務（這裡都休眠了2秒鐘），從下面列印的結果我們可以看到，同時只有3個執行緒能夠獲得訊號量並執行。

11：12：29——-Thread1 got resource11：12：29——-Thread3 got resource11：12：29——-Thread0 got resource11：12：31——-Thread4 got resource11：12：31——-Thread2 got resource11：12：31——-Thread6 got resource11：12：33——-Thread5 got resource11：12：33——-Thread7 got resource11：12：33——-Thread8 got resource

Semaphore原理

Semaphore內部包含了一個Sync物件繼承了AQS，而Sync物件又有兩個子類NonfaireSync和FairSync，因此Semaphore也支援公平鎖和非公平鎖兩個功能。

同時，公平鎖和非公平鎖也體現到了Semaphore的建構函式上面：

//預設非公平鎖public Semaphore（int permits） { sync = new NonfairSync（permits）；}//fair為true時表示公平鎖public Semaphore（int permits， boolean fair） { sync = fair ？ new FairSync（permits）： new NonfairSync（permits）；}

獲取Semaphore鎖的方法如下，其主要方法有兩個：

public final void acquireSharedInterruptibly（int arg） throws InterruptedException { if （Thread。interrupted（）） throw new InterruptedException（）； if （tryAcquireShared（arg） < 0） doAcquireSharedInterruptibly（arg）；}

tryAcquireShared：

嘗試去獲取鎖，獲取成功則返回正數或0，獲取失敗返回負數。

這裡公平鎖和非公平鎖有不同的實現邏輯：

公平鎖：前執行緒檢查如果AQS裡面有執行緒在排隊了，則當返回-1，進入AQS排隊；否則和其他執行緒競爭獲取鎖，競爭成功則獲取鎖返回，競爭失敗則進入AQS排隊。

protected int tryAcquireShared（int acquires） { for （；；） { if （hasQueuedPredecessors（）） return -1； // 透過state來做執行緒數量限制 // state的值和構造函數里面的permits引數是一個值 int available = getState（）； int remaining = available - acquires； if （remaining < 0 || compareAndSetState（available， remaining）） return remaining； }}

非公平鎖：當前執行緒直接參與獲取鎖的競爭，競爭成功則獲取鎖返回，競爭失敗則進入AQS排隊（不考慮是否AQS已經有其他執行緒在排隊）。

final int nonfairTryAcquireShared（int acquires） { for （；；） { int available = getState（）； int remaining = available - acquires； if （remaining < 0 || compareAndSetState（available， remaining）） return remaining； }}

doAcquireSharedInterruptibly：

類似於讀鎖呼叫的doAcquireShared方法，如果當前執行緒獲取到鎖，則喚醒它在AQS的後繼結點，否則進入AQS排隊。

釋放Semaphore鎖比較簡單，公平鎖和非公平鎖都是一樣的邏輯：

將state數值加1，並且喚醒正在AQS排隊的其他執行緒。

Demo程式碼位置

src/main/java/net/weichitech/juc/SemaphoreTest。java · 小西學程式設計/java-learning - Gitee。com

JAVA併發之ReentrantLock原理解析

JAVA併發之ReentrantReadWriteLock原理解析（一）

JAVA併發之ReentrantReadWriteLock原理解析（二）

JAVA併發之Semaphore（訊號量）

相關文章