Semaphore -- 信号量

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作用

  1. Semaphore就是一个信号量，它的作用是限制某段代码块的并发数。
  2. Semaphore有一个构造函数，可以传入一个int型整数n，表示某段代码最多只有n个线程可以访问
  3. 如果超出了n，那么请等待，等到某个线程执行完毕这段代码块，下一个线程再进入。
  4. 由此可以看出如果Semaphore构造函数中传入的int型整数n=1，相当于变成了一个synchronized了。

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

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//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);
}

Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：

  1. 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。
  2. release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。

acquire()方法会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：

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//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() { };
//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(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
//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) { };
//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
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
//得到当前可用的许可数目
public int availablePermits();

示例

假若一个工厂有5台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现：

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 8; //工人数
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目
        for(int i=0;i<N;i++)
            new Worker(i,semaphore).start();
    }
    static class Worker extends Thread{
        private int num;
        private Semaphore semaphore;
        public Worker(int num,Semaphore semaphore){
            this.num = num;
            this.semaphore = semaphore;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();
                System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");
                semaphore.release();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运行结果：

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工人0占用一个机器在生产...
工人1占用一个机器在生产...
工人2占用一个机器在生产...
工人4占用一个机器在生产...
工人5占用一个机器在生产...
工人0释放出机器
工人2释放出机器
工人3占用一个机器在生产...
工人7占用一个机器在生产...
工人4释放出机器
工人5释放出机器
工人1释放出机器
工人6占用一个机器在生产...
工人3释放出机器
工人7释放出机器
工人6释放出机器