[Java并发包学习六]Semaphore介绍
来源:互联网 发布:matlab矩阵归一化程序 编辑:程序博客网 时间:2024/05/19 22:47
概述
emaphore字面意思是信号量。他主要用于控制有限的资源的访问数量。我们看一个生活中常常出现的场景:
一个厕所只有3个坑位,但是有10个人来上厕所,那怎么办?假设10的人的编号分别为1-10,并且1号先到厕所,10号最后到厕所。那么1-3号来的时候必然有可用坑位,顺利如厕,4号来的时候需要看看前面3人是否有人出来了,如果有人出来,进去,否则等待。同样的道理,4-10号也需要等待正在上厕所的人出来后才能进去,并且谁先进去这得看等待的人是否有素质,是否能遵守先来先上的规则。
在这种场景下,Semaphore便派上了用场。
基本函数介绍
构造函数
构造函数使用一个初始非零整数初始化Semaphore,表示最开始的时候的可用资源(上例中的厕所坑位)数量。有两种类型的构造函数,函数签名分别如下:
12
public Semaphore(int permits)public Semaphore(int permits, boolean fair)
其中permits参数表示初始的可用资源数量,fair参数表示是否使用公平策略(是否按照先来线上的顺序)选择正在等候的使用者(上例中的上厕所的人),fair为true表示公平策略,采用先来先用的算法,为false表示非公平策略,完全随机,默认使用非公平策略。
acquire函数
acquire函数用来申请资源,有两种不同的函数,签名分别如下:
12
public void acquire() throws InterruptedException public void acquire(int permits) throws InterruptedException
第一个函数用来申请一个资源,第二个函数用来申请permits个资源,当没有需要申请的数量这么多个资源时,申请线程会被阻塞,直到有可用资源或者申请线程被打断,如果申请线程被打断,则抛出InterruptedException异常。
acquireUninterruptibly函数
翻译过来就是不可能被打断的申请,对,该函数用来申请可用资源,并且不会被打断,也有两种类型,函数签名分别如下:
12
public void acquireUninterruptibly()public void acquireUninterruptibly(int permits)
第一个函数用来申请一个资源,第二个函数用来申请permits个资源。就算线程在申请资源过程中被打断,依然会继续申请,只不过获取资源的时间可能会有所变化。
tryAcquire函数
tryAcquire函数用来获取可用资源,但是这类函数能够有时间的限制,如果超时,立即返回,有几种类型的函数,签名分别如下:
123456
public boolean tryAcquire()public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedExceptionpublic boolean tryAcquire(int permits)public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
- 第一个函数用来申请一个资源,如果当前有可用资源,立即返回true,否则立即返回false;
- 第二个函数用来申请一个资源,指定一个超时时间,如果当前可以资源数量足够,立即返回true,否则最多等待给定的时间,如果时间到还是未能获取资源,则返回false;如果等待过程中线程被打断,抛出InterruptedException异常;
- 和1一样,只是申请permits个资源;
- 和2一样,只是申请permits个资源。
release函数
release函数用来释放资源,就好比说蹲厕所的人出来了,让出了坑位。有两种类型,函数签名分别如下:
12
public void release()public void release(int permits)
第一个函数释放一个资源,第二个函数释放permits个资源。
availablePermits函数
availablePermits函数用来获取当前可用的资源数量,函数签名如下:
1
public int availablePermits()
drainPermits函数
drainPermits函数用来申请当前所有可用的资源,函数签名如下:
1
public int drainPermits()
函数返回申请到的资源的个数。
reducePermits函数
reducePermits函数用来禁止某些资源不可用,函数签名如下:
1
protected void reducePermits(int reduction)
reduction表示禁止的数量,比如由于厕所马桶坏了,有一个坑位不能用,此时就可以调用该函数禁止一个资源不可用。如果reduction小于零,则抛出IllegalArgumentException异常。
isFair函数
isFair函数用来判断当前的信号量是采用什么类型的策略,函数签名如下:
1
public boolean isFair()
函数返回true表示采用的是公平策略,返回false表示采用非公平策略。
hasQueuedThreads函数
hasQueuedThreads函数用来判断是否有现成正在等待申请资源,函数签名如下:
1
public final boolean hasQueuedThreads()
返回true表示有现成正在等待申请资源,false表示没有,需要注意的是:因为申请过程是可以取消的,函数返回true并不表示肯定会申请资源,该函数设计的初衷是用来做系统监控的。
getQueueLength函数
getQueueLength函数用来返回正在等待申请资源的线程的数量,函数签名如下:
1
public final int getQueueLength()
返回当前正在等待申请资源的线程数。
getQueuedThreads函数
getQueuedThreads函数返回当前正在等待申请资源的线程集合,函数签名如下:
1
protected Collection<Thread> getQueuedThreads()
模拟实验
下面用代码来模拟如下场景:
一个厕所只有3个坑位,有6个人(编号1-6)先后来上厕所,采用先来先上的策略。
代码如下:
123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051
package com.winwill.test;import java.util.Random;import java.util.concurrent.Semaphore;/** * @author qifuguang * @date 15/8/25 23:23 */public class TestSemaphore { public static void main(String[] args) throws Exception { Semaphore wc = new Semaphore(3, true); // 3个坑位 for (int i = 1; i <= 6; i++) { Thread t = new Thread(new Person("第" + i + "个人", wc)); t.start(); Thread.sleep(new Random().nextInt(300)); } } static class Person implements Runnable { private String name; private Semaphore wc; public Person(String name, Semaphore wc) { this.name = name; this.wc = wc; } public void run() { System.out.print(name + ":憋死老子了!"); if (wc.availablePermits() > 0) { System.out.println("天助我也,有坑位!"); } else { System.out.println("卧槽,没坑位了,等会儿吧..."); } try { wc.acquire(); //申请坑位 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(name + ":终于轮到我了,拉屎就是爽!"); try { Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); // 模拟上厕所时间。 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(name + ":拉完了,好臭!"); wc.release(); } }}
运行结果:
第1个人:憋死老子了!天助我也,有坑位!
第1个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第2个人:憋死老子了!天助我也,有坑位!
第2个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第3个人:憋死老子了!天助我也,有坑位!
第3个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第3个人:拉完了,好臭!
第4个人:憋死老子了!天助我也,有坑位!
第4个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第5个人:憋死老子了!卧槽,没坑位了,等会儿吧…
第6个人:憋死老子了!卧槽,没坑位了,等会儿吧…
第2个人:拉完了,好臭!
第5个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第4个人:拉完了,好臭!
第6个人:终于轮到我了,拉屎就是爽!
第1个人:拉完了,好臭!
第6个人:拉完了,好臭!
第5个人:拉完了,好臭!
可以看到,任何时候在用坑位的人数都控制在3人之内,并且开始蹲坑的顺序一定是按编号从小到大来的(公平策略)。
注意事项
- release函数和acquire并没有要求一定是同一个线程都调用,可以A线程申请资源,B线程释放资源;
- 调用release函数之前并没有要求一定要先调用acquire函数。
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