【Java8源码分析】并发包-Semaphore

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Semaphore是信号量，它的作用是控制多个允许。

打个比方，一个博物馆有容纳1000人的能力（Semaphore的允许是1000），假如1500人同时来参馆，只有1000人能获得允许入馆（获得锁），其余的500则需排队（阻塞），直到馆内的人离开（释放锁）才能放人入馆。

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1 如何使用

public class SemaphoreDemo {    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i < 4; i++) {            new Thread(new SemaphoreTest()).start();        }    }    static class SemaphoreTest implements Runnable{        public static Semaphore semaphore = new Semaphore(2, true);        @Override        public void run() {            try {                semaphore.acquire();                System.out.println(Thread.currentThread() + " getting semaphore");                Thread.sleep(1000);                System.out.println(Thread.currentThread() + " realsing semaphore");                semaphore.release();            } catch (Exception e) {            }        }    }}

程序输出

Thread[Thread-1,5,main] getting semaphoreThread[Thread-0,5,main] getting semaphoreThread[Thread-0,5,main] realsing semaphoreThread[Thread-1,5,main] realsing semaphoreThread[Thread-3,5,main] getting semaphoreThread[Thread-2,5,main] getting semaphoreThread[Thread-2,5,main] realsing semaphoreThread[Thread-3,5,main] realsing semaphore

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2 源码分析

Semaphore的内部实现也是基于AQS类的，不了解的可以参考AbstractQueuedSynchronizer同步器一文。

Semaphore与ReetrantLock一样有公平锁与非公平锁，ReetrantLock可以看成是Semaphore许可为1的特例，在实现中，Semaphore中的state代表可用的许可，在ReetrantLock中，state大于0代表线程重入的次数

2.1 非公平锁

（1）获取许可

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

remaining表示请求许可后的许可剩余值，如果

• remaining < 0，许可不足，挂起线程，并且添加线程至排队队列
• remaining > 0，自旋尝试更新state值，更新成功获得许可

从代码可以看到，当一个线程申请许可时，无需判断是否有线程在排队队列中，体现非公平性

（2）释放许可

protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {    for (;;) {        int current = getState();        int next = current + releases;        if (next < current) // overflow            throw new Error("Maximum permit count exceeded");        if (compareAndSetState(current, next))            return true;    }}

自旋采用CAS算法更新state状态

2.2 公平锁

（1）获取许可

protected int tryAcquireShared(int acquires) {    for (;;) {        // 先判断排队队列中是否为空        if (hasQueuedPredecessors())            return -1;        int available = getState();        int remaining = available - acquires;        if (remaining < 0 ||            compareAndSetState(available, remaining))            return remaining;    }}

公平锁的机制比非公平锁多了判断排队队列是否为空，如果有其他线程在排队队列中，则该线程也需转入排队队列，体现公平性。

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3 总结

• Semaphore是不可重入的，同一线程多次获取Semaphore是会消耗许可的，例如一个Semaphore的许可为2，同一线程调用了3次acquire函数，该线程会被阻塞

参考

http://www.jianshu.com/p/0090341c6b80

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