Java并发之Semaphore和Exchanger工具类简单介绍
一、Semaphore介绍
Semaphore意思为信号量,是用来控制同时访问特定资源的线程数数量。它的本质上其实也是一个共享锁。Semaphore可以用于做流量控制,特别是公用资源有限的应用场景。例如:某个停车场车位只有10个,一开始停车场没有车辆所有车位全部空着,然后先后到来八辆车,停车场车位够,安排进去停车,然后又来三辆,这个时候由于只有两个停车位,所有只能停两辆,其余一辆必须在外面候着,直到停车场有空车位,当然以后每来一辆都需要在外面候着。当停车场有车开出去,里面有空位了,则安排一辆车进去。这个场景就是典型的信号量应用场景。
我们可以把停车场比喻成Semaphore,然后车辆就是一个一个的线程。车位就是许可数10。当来一辆车的时候许可数就减一,知道许可数减为0。这个时候已经没有停车位了。所以车辆必须排队等候车位。过一段时间有一辆车开走了,这个时候许可数就增加一。同时外面的车就可以进来一辆。是否按照排队次序进来就看是否是公平锁还是非公平锁。
二、SemaphoreAPI使用介绍
2.1、构造函数:
Semaphore(int permits) :创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。
Semaphore(int permits, boolean fair) :创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。
2.2、信号量获取:
1. Semaphore提供了acquire()方法来获取一个许可。
2.3、信号量释放:
1. Semaphore提供release()来释放许可。
2.4、其他方法:
1. intavailablePermits():返回此信号量中当前可用的许可证数。
2. intgetQueueLength():返回正在等待获取许可证的线程数。
3. booleanhasQueuedThreads():是否有线程正在等待获取许可证。
· 4. void reducePermits(int reduction):减少reduction个许可证,是个protected方法。
· 5. Collection getQueuedThreads():返回所有等待获取许可证的线程集合,是个protected方
法。
三、应用实例
import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreUserCase { public static void main(String[] args) {
//停车位一共2个
Parking parking = new Parking(2);
for(int i = 0;i < 5;i++){
new Car(parking).start();
}
} }
class Parking {
//信号量
private Semaphore semaphore;
Parking(int count){
//初始化信号量
semaphore = new Semaphore(count);
}
public void park(){
try {
//获取信号量
semaphore.acquire();
long time = (long) (Math.random() * 100);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入停车场,停车" + time + "秒..." );
Thread.sleep(time);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开出停车场...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//将信号量递减
semaphore.release();
}
}
}
class Car extends Thread{ Parking parking;
Car(Parking parking){
this.parking = parking;
}
@Override
public void run() {
//进入停车场停车
parking.park();
} }
Thread-0进入停车场,停车2秒...
Thread-2进入停车场,停车58秒...
Thread-0开出停车场...
Thread-3进入停车场,停车45秒...
Thread-3开出停车场...
Thread-4进入停车场,停车11秒...
Thread-2开出停车场...
Thread-4开出停车场...
Thread-1进入停车场,停车95秒...
Thread-1开出停车场...
从上面结果我们可以很容易的看出来,停车场只有两个位置。当被占用的时候,其他车辆只能等待。当信号量为0的时候,线程会被阻塞。
四、Exchanger介绍
Exchanger意思为交换者,作为Java并发工具类他的作用是交换过个线程中的数据。它提供一个同步点,在这个同步点,两个线程可以交换彼此的数据。当第一个线程调用exchange()方法,那么他会一直等待第二个线程调用exchange()方法。直到交换数据。Exchanger工具类最常用于遗传学上的应用。遗传算法里需要选出两个人作为交配对象,这时候会交换 两人的数据,并使用交叉规则得出2个交配结果。Exchanger也可以用在校对数据。比如我们需要将纸制银流通过人工的方式录入成电子银行流水,为了避免错误,采用AB岗两人进行录入,录入到Excel之后,系统需要加载这两个Excel,并对这两个Excel数据进行校对,看看是否录入的一致。
五、ExchangerAPI介绍
5.1、构造函数:
Exchanger()创建一个新的 Exchanger
5.2、其他API:
1. exchange(V x) 等待另一个线程到达此交换点(除非当前线程被中断),然后将给定的对象传送给该线程,并接收该线程的对象。
2. exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit) 等待另一个线程到达此交换点(除非当前线程被中断,或者超出了指定的等待时间),然后将给定的对象传送给该线程,同时接收该线程的对象。
六、应用实例
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors; public class ExchangerUserCase { private static final Exchanger<String> exgr = new Exchanger<String>(); private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); public static void main(String[] args) { threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String A = "";// A录入银行流水数据
exgr.exchange(A);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}); threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String B = "";// B录入银行流水数据
String A = exgr.exchange("B");
System.out.println("A和B数据是否一致:" + A.equals(B) + ",A录入的是:"
+ A + ",B录入是:" + B);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}); threadPool.shutdown(); } }
A和B数据是否一致:false,A录入的是:1000,B录入是:2000
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