进阶篇:使用信号量Semaphore实现数据库连接池(十七)

我们先来看一下Semaphore 的定义；

Semaphore：一个计数信号量。从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。

Semaphore 通常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目。

我们简单的来讲，Semaphore里面存放着固定数量的许可证，假设为10，那么每个线程执行的时候，都需要先获得一个许可证，否则将进行阻塞，当10个许可证分别被10个线程所持有时，后面的线程将无法执行，全部在获取许可证这个操作时被阻塞，除非有线程执行完毕，归还许可证；

这就像极了数据库连接池，固定数量的连接被初始化好，当连接资源被线程消耗完毕时，其它线程暂时无法获得数据库连接，当其中有线程SQL操作完毕归还连接资源时，其它线程才能继续获得许可拿到线程资源；

我们来模拟一下吧！

//数据库连接池class ConnectPool{private int size;private Connect[] connects ;//记录下标为X的Connect是否已被使用private boolean [] connectFlag;//信号量对象private Semaphore semaphore;//size:初始化连接池大小public ConnectPool(int size) {this.size = size;//信号量初始值为10，每成功进行一次acquire()操作，信号数减1，release()操作，信号数加1semaphore = new Semaphore(size,true);connects = new Connect[size];connectFlag = new boolean[size];initConnects();}//初始化数据库连接private void initConnects(){for (int i = 0; i < this.size; i++) {connects[i] = new Connect();}} //获得某个数据库连接public Connect openConnect() throws InterruptedException{//得先 获得使用许可证，如果信号量为0，则拿不到许可证，一直阻塞直到能获得semaphore.acquire();return getConnect();}private synchronized Connect getConnect(){for (int i = 0; i < connectFlag.length; i++) {if(!connectFlag[i]){//标记该连接已被使用connectFlag[i] = true;return connects[i];}}return null;}//释放某个数据库连接public synchronized void releaseConnect( Connect connect ){for (int i = 0; i < this.size; i++) {if( connect==connects[i] ){connectFlag[i] = false;semaphore.release();}}}}//数据库连接class Connect{private static int count = 1;private int id = count++;public Connect() {//假设打开一个连接很耗费资源，需要等待1秒try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("连接#"+ id +"#已与数据库建立通道！");}@Overridepublic String toString() {return "#"+id+"#";}}

//Semaphore是信号量，使用方式具体查看API文档，这里只做一个示范，这个示范基本和Api上演示的差不多...//什么是信号量呢？假设我们有数据库连接池，只有固定数量的2个连接，这个数量2就是一个信号量， 每当一个线程拿到连接时，//信号量减一，当线程将连接释放时，信号量加一，当信号量为0时，想获取连接的线程将在阻塞中等待连接被释放；//Semaphore类保证我们的信号量的增加和减少是线程安全的，也保证在信号量为0时，线程能正确的被阻塞直到信号量大于0；//so，我们就来模仿数据库连接池的实现吧！(注意：这并非真正数据库连接池的实现，这里的示范只是做个非常简单的例子！)public static void semaphore(){final ConnectPool pool = new ConnectPool(2);ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();//30个并发来争抢连接资源for (int i = 0; i < 5; i++) {final int id = i+1;exec.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {System.out.println("线程"+id+"等待获取数据库连接");Connect connect = pool.openConnect();System.out.println("线程"+id+"已拿到数据库连接:"+connect);//进行数据库操作2秒...然后释放连接TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000);System.out.println("线程"+id+"释放数据库连接:"+connect);pool.releaseConnect(connect);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});}}

先看看ConnectPool类，它使用initConnects()方法初始化数据库资源池大小，这里传的参数是2，意思就是只有两个数据库连接；

我们在测试方法中开启5个线程，分别调用它的openConnect()来获取连接资源以及releaseConnect()来释放连接；

在openConnect()中，我们先调用信号量的acquire()方法拿到许可证，接着在getConnect()中判断某个连接是否正在被使用中，如果没有被使用，则取到该连接并将其标识为使用中；

在releaseConnect()中，我们将标识设置为false并调用信号量的release()归还许可证，这样后面的线程就能继续取得连接了；

看一下输出*************************************************************************************

连接#1#已与数据库建立通道！
连接#2#已与数据库建立通道！
线程2等待获取数据库连接
线程1等待获取数据库连接
线程2已拿到数据库连接:#1#
线程4等待获取数据库连接
线程1已拿到数据库连接:#2#
线程3等待获取数据库连接
线程5等待获取数据库连接
线程2释放数据库连接:#1#
线程1释放数据库连接:#2#
线程4已拿到数据库连接:#1#
线程3已拿到数据库连接:#2#
线程3释放数据库连接:#2#
线程4释放数据库连接:#1#
线程5已拿到数据库连接:#1#
线程5释放数据库连接:#1#

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仔细看看输出，是否是多个线程在等待获取数据库连接，当某个线程释放数据库连接时，另一个线程马上获取到接着消费呢...