Java信號量Semaphore原理及代碼實例

更新時間：2020年10月19日 09:45:53 作者：cuisuqiang

這篇文章主要介紹了Java信號量Semaphore原理及代碼實例,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

Semaphore 通常用于限制可以訪問某些資源（物理或邏輯的）的線程數目。自從5.0開始，jdk在java.util.concurrent包里提供了Semaphore 的官方實現，因此大家不需要自己去實現Semaphore。

下面的類使用信號量控制對內容池的訪問：

import java.util.concurrent.Semaphore; 
class Pool { 
  private static final int MAX_AVAILABLE = 100; 
  private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true); 
  public Object getItem() throws InterruptedException { 
    available.acquire(); // 從此信號量獲取一個許可，在提供一個許可前一直將線程阻塞，否則線程被中斷 
    return getNextAvailableItem(); 
  } 
  public void putItem(Object x) { 
    if (markAsUnused(x)) 
      available.release(); // 釋放一個許可，將其返回給信號量 
  } 
  // 僅作示例參考，非真實數據 
  protected Object[] items = null; 
  protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE]; 
  protected synchronized Object getNextAvailableItem() { 
    for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) { 
      if (!used[i]) { 
        used[i] = true; 
        return items[i]; 
      } 
    } 
    return null; 
  } 
  protected synchronized boolean markAsUnused(Object 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; 
  } 
}

雖然JDK已經提供了相關實現，但是還是很有必要去熟悉如何使用Semaphore及其背后的原理。
做一個簡單的Semaphore實現：

class SemaphoreTest { 
  private boolean signal = false; 
  public synchronized void take() { 
    this.signal = true; 
    this.notify(); 
  } 
  public synchronized void release() throws InterruptedException { 
    while (!this.signal) 
      wait(); 
    this.signal = false; 
  } 
}

使用這個semaphore可以避免錯失某些信號通知。用take方法來代替notify，release方法來代替wait。如果某線程在調用release等待之前調用take方法，那么調用release方法的線程仍然知道take方法已經被某個線程調用過了，因為該Semaphore內部保存了take方法發(fā)出的信號。而wait和notify方法就沒有這樣的功能。

可計數的Semaphore：

class SemaphoreTest { 
  private int signals = 0; 
  public synchronized void take() { 
    this.signals++; 
    this.notify(); 
  } 
  public synchronized void release() throws InterruptedException { 
    while (this.signals == 0) 
      wait(); 
    this.signals--; 
  } 
}

Semaphore上限：

class SemaphoreTest {
	private int signals = 0;
	private int bound = 0;
	public SemaphoreTest(int upperBound) {
		this.bound = upperBound;
	}
	public synchronized void take() throws InterruptedException {
		while (this.signals == bound)
			wait();
		this.signals++;
		this.notify();
	}
	public synchronized void release() throws InterruptedException {
		while (this.signals == 0)
			wait();
		this.signals--;
		this.notify();
	}
}

當已經產生的信號數量達到了上限，take方法將阻塞新的信號產生請求，直到某個線程調用release方法后，被阻塞于take方法的線程才能傳遞自己的信號。

把Semaphore當鎖來使用：

當信號量的數量上限是1時，Semaphore可以被當做鎖來使用。通過take和release方法來保護關鍵區(qū)域。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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