Java并发编程--深入理解Semaphore

Semaphore简介

Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。

Semaphore的用途

Semaphore可以用于做流量控制，特别公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有十个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这个时候，我们就可以使用Semaphore来做流控。

自定义简单Semaphore类

下面是一个自定义的简单semaphore类。

public class Semaphore {  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;  }}

上面的take()方法相当于Object中的notify()方法，用于发送一个信号量，而release()方法相当于Object中的wait()方法，用于接收一个信号量，因此可以用Semaphore类来代替Object的notify()和wait()。

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下面是两个进程通过semaphore类通信的实例。

public class SemaphoreTest{    public static void main(String args[])    {        Semaphore semaphore = new Semaphore();        SendingThread sender = new SendingThread(semaphore);        ReceivingThread receiver = new ReceivingThread(semaphore);        receiver.start();        sender.start();    }}//@1 SendingThreadpublic class SendingThread extends Thread{  Semaphore semaphore = null;  public SendingThread(Semaphore semaphore){    this.semaphore = semaphore;  }  public void run(){    while(true){      //do something, then signal      this.semaphore.take();    }  }}//@2 RecevingThreadpublic class RecevingThread extends Thread{  Semaphore semaphore = null;  public ReceivingThread(Semaphore semaphore){    this.semaphore = semaphore;  }  public void run(){    while(true){      this.semaphore.release();      //receive signal, then do something...    }  }}

Counting Semaphore

前面实现的简单Semaphore类没有计算take()方法中signals的数量， 下面实现计算signal数量的Semaphore的类，叫做 Counting Semaphore。

public class CountingSemaphore {  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--;  }}

Bounded Semaphore

Bounded Semaphore用来限制signal的个数，类似于队列的数量。

public class BoundedSemaphore {  private int signals = 0;  private int bound   = 0;  public BoundedSemaphore(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();  }}

用Semaphores 实现 Locks

BoundedSemaphore semaphore = new BoundedSemaphore(1);...semaphore.take();try{  //critical section} finally {  semaphore.release();}

参考文献

http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/semaphores.html