Semaphore 的理解

转载博客：http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/26810813

今天介绍Semaphore，同样在Java.util.concurrent包下。本来准备通过例子，从自己实现到最后使用并发工具实现，但是貌似效果并不是很好，有点太啰嗦的感觉，所有准备直入主题。

介绍：Semaphore中管理着一组虚拟的许可，许可的初始数量可通过构造函数来指定【new Semaphore(1);】，执行操作时可以首先获得许可【semaphore.acquire();】，并在使用后释放许可【semaphore.release();】。如果没有许可，那么acquire方法将会一直阻塞直到有许可（或者直到被终端或者操作超时）。

作用：可以用来控制同时访问某个特定资源的操作数量，或者某个操作的数量。

下面使用Semaphore实现两个例子：

1、互斥

大家都学过操作系统，都知道互斥的概念，比较简单的互斥实现，比如PV操作，判断资源，然后忙等实现互斥；上一篇博客也说过，忙等对CPU的消耗巨大，下面我们通过Semaphore来实现一个比较好的互斥操作：

假设我们公司只有一台打印机，我们需要对这台打印机的打印操作进行互斥控制：

  package com.zhy.concurrency.semaphore;            import java.util.concurrent.Semaphore;            /**      * 使用信号量机制，实现互斥访问打印机      *       * @author zhy      *       */      public class MutexPrint      {                /**          * 定义初始值为1的信号量          */          private final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);                /**          * 模拟打印操作          * @param str          * @throws InterruptedException          */          public void print(String str) throws InterruptedException          {              //请求许可              semaphore.acquire();                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" enter ...");              Thread.sleep(1000);              System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在打印 ..." + str);              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" out ...");              //释放许可              semaphore.release();          }                public static void main(String[] args)          {              final MutexPrint print = new MutexPrint();                    /**              * 开启10个线程，抢占打印机              */              for (int i = 0; i < 10; i++)              {                  new Thread()                  {                      public void run()                      {                          try                          {                              print.print("helloworld");                          } catch (InterruptedException e)                          {                              e.printStackTrace();                          }                      };                  }.start();              }                }            }  

输出结果：

    Thread-1 enter ...      Thread-1正在打印 ...helloworld      Thread-1 out ...      Thread-2 enter ...      Thread-2正在打印 ...helloworld      Thread-2 out ...      Thread-0 enter ...      Thread-0正在打印 ...helloworld      Thread-0 out ...      Thread-3 enter ...      Thread-3正在打印 ...helloworld      Thread-3 out ...  

通过初始值为1的Semaphore，很好的实现了资源的互斥访问。

2、连接池的模拟实现

在项目中处理高并发时，一般数据库都会使用数据库连接池，假设现在数据库连接池最大连接数为10，当10个连接都分配出去以后，现在有用户继续请求连接，可能的处理：

a、手动抛出异常，用户界面显示，服务器忙，稍后再试

b、阻塞，等待其他连接的释放

从用户体验上来说，更好的选择当然是阻塞，等待其他连接的释放，用户只会觉得稍微慢了一点，并不影响他的操作。下面使用Semaphore模拟实现一个数据库连接池：

    package com.zhy.concurrency.semaphore;            import java.util.ArrayList;      import java.util.List;      import java.util.concurrent.Semaphore;      /**      * 使用Semaphore模拟数据库链接池的使用      * @author zhy      *      */      public class ConnectPool      {          private final List<Conn> pool = new ArrayList<Conn>(3);          private final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);                /**          * 初始化分配3个连接          */          public ConnectPool()          {              pool.add(new Conn());              pool.add(new Conn());              pool.add(new Conn());          }                /**          * 请求分配连接          * @return          * @throws InterruptedException          */          public Conn getConn() throws InterruptedException          {              semaphore.acquire();              Conn c = null  ;              synchronized (pool)              {                  c = pool.remove(0);              }              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" get a conn " + c);              return c ;          }                    /**          * 释放连接          * @param c          */          public void release(Conn c)          {              pool.add(c);              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" release a conn " + c);              semaphore.release();          }                public static void main(String[] args)          {                    final ConnectPool pool = new ConnectPool();                            /**              * 第一个线程占用1个连接3秒              */              new Thread()              {                  public void run()                  {                      try                      {                          Conn c = pool.getConn();                          Thread.sleep(3000);                          pool.release(c);                      } catch (InterruptedException e)                      {                          e.printStackTrace();                      }                  };              }.start();              /**              * 开启3个线程请求分配连接              */              for (int i = 0; i < 3; i++)              {                  new Thread()                  {                      public void run()                      {                          try                          {                              Conn c = pool.getConn();                          } catch (InterruptedException e)                          {                              e.printStackTrace();                          }                      };                  }.start();              }                }                private class Conn          {          }            }  

输出结果

Thread-0 get a conn com.zhy.concurrency.semaphore.ConnectPool$Conn@12b6651  Thread-2 get a conn com.zhy.concurrency.semaphore.ConnectPool$Conn@e53108  Thread-1 get a conn com.zhy.concurrency.semaphore.ConnectPool$Conn@1888759  Thread-0 release a conn com.zhy.concurrency.semaphore.ConnectPool$Conn@12b6651  Thread-3 get a conn com.zhy.concurrency.semaphore.ConnectPool$Conn@12b6651 

我们测试时，让Thread-0持有一个连接3秒，然后瞬间让3个线程再去请求分配连接，造成Thread-3一直等到Thread-0对连接的释放，然后获得连接。

通过两个例子，基本已经了解了Semaphore的用法，这里的线程池例子只是为了说明Semaphore的用法，真实的实现代码比这复杂的多，而且可能也不会直接用Semaphore。