简介

Semaphore(信号量),概念上讲,一个信号量持有一组许可(permits)。

概述

线程可调用它的acquire()方法获取一个许可,不成功则阻塞;调用release()方法来归还一个许可,前提是已经拿到过一个许可。然而,并没有什么实际的许可对象,Semaphore只是记录了一个数字,并根据这个数字管控线程。

应用

描述

有一组数据items,其实是26个大写的英文字母,有52个线程从中取数据(getItem),每个线程取一个数据,有一个线程不停地往里面放数据(putItem)直至取数据的52个线程都取到了数据。有一个信号量(Semaphore),要求同时只能有10个线程从中取数据(取数据之前会拿一个许可,共有10许可),除非,某个线程取得的数据,又被放数据的线程放进去了,模拟取数据线程操作结束,把许可证归还,其他取数据线程才能从中拿到许可,然后取数据。

代码

 public class Pool {
private static final int MAX_AVAILABLE = 10;
private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true); public String getItem() throws InterruptedException {
available.acquire();
return getNextAvailableItem();
} public void putItem(String x) {
if (markAsUnused(x))
available.release();
} private static void sleep(int sleep) {
try {
Thread.sleep(sleep);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
} protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE]; protected synchronized String getNextAvailableItem() {
for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
if (!used[i]) {
used[i] = true;
return items[i];
}
}
return null;
} int len = 26;
protected String[] items = new String[len];
{
initial(0);
} void initial(int sleep) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
sleep(sleep);
items[i] = String.valueOf((char) (i + 65));
putItem(items[i]);
}
} protected synchronized boolean markAsUnused(String 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;
} public static void main(String[] args) {
final Pool pool = new Pool(); final AtomicBoolean hasDone = new AtomicBoolean(false); ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(52); new Thread(new Runnable() { // 计时器,每10毫秒记录一次
@Override
public void run() {
while (!hasDone.get()) {
System.out.print(".");
sleep(10);
} }
}).start();
new Thread(new Runnable() { // 1秒后,每20毫秒添加一个元素
@Override
public void run() {
sleep(1000);
while (!hasDone.get()) {
pool.initial(20);
}
}
}).start(); final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(52, new Runnable() {
@Override
public void run() {
hasDone.set(true);
}
});
for (int i = 0; i < 52; i++) {
es.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread() + " << " + pool.getItem());
barrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
es.shutdown();
}
}

输出

.Thread[pool-1-thread-1,5,main] << A
Thread[pool-1-thread-2,5,main] << B
Thread[pool-1-thread-3,5,main] << C
Thread[pool-1-thread-4,5,main] << D
Thread[pool-1-thread-5,5,main] << E
Thread[pool-1-thread-6,5,main] << F
Thread[pool-1-thread-7,5,main] << G
Thread[pool-1-thread-8,5,main] << H
Thread[pool-1-thread-10,5,main] << I
Thread[pool-1-thread-9,5,main] << J
...............................................................................................Thread[pool-1-thread-12,5,main] << A
..Thread[pool-1-thread-11,5,main] << B
..Thread[pool-1-thread-13,5,main] << C
..Thread[pool-1-thread-14,5,main] << D
..Thread[pool-1-thread-15,5,main] << E
..Thread[pool-1-thread-16,5,main] << F
..Thread[pool-1-thread-17,5,main] << G
..Thread[pool-1-thread-18,5,main] << H
..Thread[pool-1-thread-19,5,main] << I
.Thread[pool-1-thread-20,5,main] << J
...............................Thread[pool-1-thread-21,5,main] << A
..Thread[pool-1-thread-22,5,main] << B
..Thread[pool-1-thread-24,5,main] << C
..Thread[pool-1-thread-23,5,main] << D
..Thread[pool-1-thread-25,5,main] << E
..Thread[pool-1-thread-26,5,main] << F
..Thread[pool-1-thread-27,5,main] << G
..Thread[pool-1-thread-28,5,main] << H
..Thread[pool-1-thread-29,5,main] << I
..Thread[pool-1-thread-30,5,main] << J
.................................Thread[pool-1-thread-31,5,main] << A
...Thread[pool-1-thread-32,5,main] << B
.Thread[pool-1-thread-33,5,main] << C
..Thread[pool-1-thread-34,5,main] << D
..Thread[pool-1-thread-35,5,main] << E
..Thread[pool-1-thread-36,5,main] << F
..Thread[pool-1-thread-37,5,main] << G
..Thread[pool-1-thread-38,5,main] << H
..Thread[pool-1-thread-39,5,main] << I
..Thread[pool-1-thread-42,5,main] << J
.................................Thread[pool-1-thread-41,5,main] << A
..Thread[pool-1-thread-40,5,main] << B
..Thread[pool-1-thread-43,5,main] << C
..Thread[pool-1-thread-44,5,main] << D
..Thread[pool-1-thread-52,5,main] << E
..Thread[pool-1-thread-45,5,main] << F
..Thread[pool-1-thread-51,5,main] << G
..Thread[pool-1-thread-50,5,main] << H
..Thread[pool-1-thread-49,5,main] << I
..Thread[pool-1-thread-48,5,main] << J
.................................Thread[pool-1-thread-47,5,main] << A
..Thread[pool-1-thread-46,5,main] << B

从上面输出可知,每10条记录,都要等一段时间,恰好体现了信号量管控的现象

源码分析

同步器对象

     private final Sync sync; // 同步器对象

内部类

Sync

     abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { // 内部类,继承自AQS
private static final long serialVersionUID = 1192457210091910933L; Sync(int permits) { // 构造方法
setState(permits); // 初始化许可的个数,对应state
} final int getPermits() { // 获取当前许可的个数
return getState();
} final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) { // 获取锁,默认非公平锁
for (;;) {
int available = getState(); // 获取当前state,可用permits个数
int remaining = available - acquires; // 可用 - 获取 = 剩余
if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) // 如果remaining小于0,直接返回;否则CAS
// state为remaining,成功则返回,失败,则重新获取
return remaining;
}
} protected final boolean tryReleaseShared(int releases) { // 释放锁
for (;;) {
int current = getState(); // 获取当前状态
int next = current + releases; // 当前值 + 释放值 = 下次可用值
if (next < current) // 溢出,说明releases的值小于0
throw new Error("Maximum permit count exceeded");
if (compareAndSetState(current, next)) // CAS state
// 为next,成功则返回;否则,重新获取并释放
return true;
}
} final void reducePermits(int reductions) { // 减少许可个数
for (;;) {
int current = getState(); // 当前可用的个数
int next = current - reductions; // 剩余
if (next > current) // 说明reductions小于0
throw new Error("Permit count underflow");
if (compareAndSetState(current, next)) // CAS state为next,成功则返回;否则,重新获取并减少
return;
}
} final int drainPermits() { // 排空许可,即情况所有的许可
for (;;) {
int current = getState(); // 获取当前状态
if (current == 0 || compareAndSetState(current, 0)) // CAS state
// 为0
return current;
}
}
}

NonfairSync

     static final class NonfairSync extends Sync { // 非公平
private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L; NonfairSync(int permits) {
super(permits); // 调用父类构造方法
} protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return nonfairTryAcquireShared(acquires); // 直接调用父类方法
}
}

FairSync

     static final class FairSync extends Sync { // 公平
private static final long serialVersionUID = 2014338818796000944L; FairSync(int permits) {
super(permits); // 调用父类构造方法
} protected int tryAcquireShared(int acquires) {
for (;;) {
if (hasQueuedPredecessors()) // 如果等待队列里有元素,直接返回失败,目的是让线程入队等待,保证公平性
return -1;
int available = getState(); // 后面同非公平逻辑
int remaining = available - acquires;
if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining))
return remaining;
}
}
}

构造方法

     public Semaphore(int permits) {
sync = new NonfairSync(permits); // 默认非公平
} public Semaphore(int permits, boolean fair) { // 根据fair参数选择公平或非公平
sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}

其它方法

     public void acquire() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1); // 获取许可,响应中断
} public void acquireUninterruptibly() {
sync.acquireShared(1); // 不响应中断
} public boolean tryAcquire() {
return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0; // false: < 0 true: > 0
} public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); // 支持超时
} public void release() {
sync.releaseShared(1); // 释放许可
} public void acquire(int permits) throws InterruptedException { // 获取多个
if (permits < 0)
throw new IllegalArgumentException();
sync.acquireSharedInterruptibly(permits); // 响应中断
} public void acquireUninterruptibly(int permits) { // 不响应中断
if (permits < 0)
throw new IllegalArgumentException();
sync.acquireShared(permits);
} public boolean tryAcquire(int permits) { // false: < 0 true: > 0
if (permits < 0)
throw new IllegalArgumentException();
return sync.nonfairTryAcquireShared(permits) >= 0;
} public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
if (permits < 0)
throw new IllegalArgumentException();
return sync.tryAcquireSharedNanos(permits, unit.toNanos(timeout)); // 支持超时
} public void release(int permits) { // 释放多个
if (permits < 0)
throw new IllegalArgumentException();
sync.releaseShared(permits);
} public int availablePermits() { // 可用的许可个数
return sync.getPermits();
} public int drainPermits() { // 排空
return sync.drainPermits();
} protected void reducePermits(int reduction) { // 减少
if (reduction < 0)
throw new IllegalArgumentException();
sync.reducePermits(reduction);
} public boolean isFair() { // 是否是公平的
return sync instanceof FairSync;
} public final boolean hasQueuedThreads() {
return sync.hasQueuedThreads(); // 队列里是否还有等待的线程
} public final int getQueueLength() {
return sync.getQueueLength(); // 队列长度,等待线程的个数
} protected Collection<Thread> getQueuedThreads() {
return sync.getQueuedThreads(); // 获取在对列里等待的线程
} public String toString() { // toString()方法
return super.toString() + "[Permits = " + sync.getPermits() + "]";
}

源码比较简单。

行文至此结束。

尊重他人的劳动,转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/aniao/p/aniao_semaphore.html

【JUC源码解析】Semaphore的更多相关文章

  1. 【JUC源码解析】ScheduledThreadPoolExecutor

    简介 它是一个线程池执行器(ThreadPoolExecutor),在给定的延迟(delay)后执行.在多线程或者对灵活性有要求的环境下,要优于java.util.Timer. 提交的任务在执行之前支 ...

  2. 【JUC源码解析】SynchronousQueue

    简介 SynchronousQueue是一种特殊的阻塞队列,该队列没有容量. [存数据线程]到达队列后,若发现没有[取数据线程]在此等待,则[存数据线程]便入队等待,直到有[取数据线程]来取数据,并释 ...

  3. 【JUC源码解析】ForkJoinPool

    简介 ForkJoin 框架,另一种风格的线程池(相比于ThreadPoolExecutor),采用分治算法,工作密取策略,极大地提高了并行性.对于那种大任务分割小任务的场景(分治)尤其有用. 框架图 ...

  4. 【JUC源码解析】DelayQueue

    简介 基于优先级队列,以过期时间作为排序的基准,剩余时间最少的元素排在队首.只有过期的元素才能出队,在此之前,线程等待. 源码解析 属性 private final transient Reentra ...

  5. 【JUC源码解析】CyclicBarrier

    简介 CyclicBarrier,一个同步器,允许多个线程相互等待,直到达到一个公共屏障点. 概述 CyclicBarrier支持一个可选的 Runnable 命令,在一组线程中的最后一个线程到达之后 ...

  6. 【JUC源码解析】ConcurrentLinkedQueue

    简介 ConcurrentLinkedQueue是一个基于链表结点的无界线程安全队列. 概述 队列顺序,为FIFO(first-in-first-out):队首元素,是当前排队时间最长的:队尾元素,当 ...

  7. 【JUC源码解析】Exchanger

    简介 Exchanger,并发工具类,用于线程间的数据交换. 使用 两个线程,两个缓冲区,一个线程往一个缓冲区里面填数据,另一个线程从另一个缓冲区里面取数据.当填数据的线程将缓冲区填满时,或者取数据的 ...

  8. Jdk1.6 JUC源码解析(12)-ArrayBlockingQueue

    功能简介: ArrayBlockingQueue是一种基于数组实现的有界的阻塞队列.队列中的元素遵循先入先出(FIFO)的规则.新元素插入到队列的尾部,从队列头部取出元素. 和普通队列有所不同,该队列 ...

  9. Jdk1.6 JUC源码解析(6)-locks-AbstractQueuedSynchronizer

    功能简介: AbstractQueuedSynchronizer(以下简称AQS)是Java并发包提供的一个同步基础机制,是并发包中实现Lock和其他同步机制(如:Semaphore.CountDow ...

随机推荐

  1. gluoncv训练faster rcnn的一点小问题

    gt数目超过上限. https://github.com/dmlc/gluon-cv/pull/335/files

  2. 【vue】饿了么项目-goods商品列表页开发

    1.flex 属性是 flex-grow.flex-shrink 和 flex-basis 属性的简写属性. flex-grow 一个数字,规定项目将相对于其他灵活的项目进行扩展的量. flex-sh ...

  3. Week7:SVM难点记录

    1.函数dataset3Params(),如何计算模型估计偏差的? model=svmTrain(X,y,c_array,@(x1,x2)gaussianKernel(x1,x2,sigma_arra ...

  4. Altium 技巧 记录

    1.隐藏全部网络,即隐藏全部的飞线,便于布局,在 PCB 编辑器下,选择工具→连接→显示或隐藏全部网络即可 2.元器件非常多时,模块化布局的小技巧,参考:Altium Designer(DXP)小技巧 ...

  5. android TextView里边实现图文混配效果

    做的游戏攻略中的图文载入已经用TextView实现.但看到网易新闻里的内容.点击图片能够调到一个新的Activity ,感觉也像Textview 实现的,但不知道怎么弄,想想能够通过动态载入Textv ...

  6. SharePoint2010QuickFlow安装及使用

    一:QuickFlow的安装 1,从http://quickflow.codeplex.com/下载解决方案包以及设计器. 2,将QuickFlow.dll以及QuickFlow.UI.dll添加到程 ...

  7. ansible批量修改用户密码

    实现批量修改目标主机多个用户密码: --- - hosts: testchanange passwd gather_facts: false tasks: - name: change you pas ...

  8. 单片机采集的MPU6050原始数据对应关系

    转自:https://blog.csdn.net/u013636775/article/details/69668860 单片机采集的MPU6050原始数据对应关系 1.陀螺仪 如下图, 陀螺仪的范围 ...

  9. Linux-- 查看文件 more与其它

    more 翻页查看 用法:more 文件名 nl 显示行号打印(不常用) 1.不打印空白行行号:nl -b t 文件名 类似 cat -b 文件名 2.打印所有行行号:nl -b a 文件名 类似 c ...

  10. #leetcode刷题之路31-下一个排列

    实现获取下一个排列的函数,算法需要将给定数字序列重新排列成字典序中下一个更大的排列.如果不存在下一个更大的排列,则将数字重新排列成最小的排列(即升序排列).必须原地修改,只允许使用额外常数空间. 以下 ...