java 中的 Semaphore 信号量学习小记

Semaphore是JDK提供的一个同步工具，它通过维护若干个许可证来控制线程对共享资源的访问。

信号量的作用是维护一个 “许可证” 的计数，线程可以获取 “许可证”，那信号量剩余的 “许可证” 减一，线程可以释放一个许可证，那 “许可证” 的数量就加一， 当信号量所拥有的许可证是0 时候，那么下一个获取许可证的线程就需要等待，只能有另外的线程释放了许可证。

• Semaphore(int permits); // 生成指定数量许可证, 排队策略为非公平
• Semaphore(int permits, boolean fair) // 生成指定数量的许可证，并设置排队策略是否为公平的

• acquire() // 获取许可证并可以相应中断
• acquireUninterruptibly() // 获取许可证并不可以相应中断
• tryAcquire() // 如果当前有空闲的许可证直接获取，如果没有如果没有我不必阻塞，我可以先做别的事情
• tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) // 和tryAcquire()一样，但多了一个超时间的时间，如在三秒内获取不到，我就做别的事情

public class SemaphoreDemo {
    // 生成三个许可证
    static Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个固定数量为 30 个的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(30);
        for (int i = 1; i <= 30; i++) {
            // 生成 30 个任务提交给线程池
            executorService.submit(new Task());
        }
        executorService.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                // 获取许可证
                semaphore.acquire();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 拿到许可证... ");
            try {
                // 暂定任务耗时 2s
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 释放许可证... ");
            // 释放许可证
            semaphore.release();
        }
    }
}

运行结果

一次性获取或释放多个许可证。比如TaskA会调用很消耗资源的method1(),而TaskB调用的是不太消耗资源的method2(),假设我们一共有5个许可证。那么我们就可以要求TaskA获取5个许可证才能执行而TaskB只需要获取到一个许可证就能执行,这样就避免了A和B同时运行的情况,我们可以根据自己的需求合理分配资源。

1. 获取和释放的许可证数量必须一致,否则比如每次都获取2个但是只释放1个甚至不释放,随着时间的推移,到最后许可证数量不够用,会导致程序卡死。(虽然信号量类并不对是否和获取的数量做规定,但是这是我们的编程规范,否则容易出错)
2. 在初始化Semaphore 时候公平性设置为 ture 比较合理，要不然会出现线程饥饿的情况
3. 并不是必须由获取许可证的线程释放那个许可证,事实上,获取和释放许可证对线程并无要求,也许是A获取了,然后由B释放,只要逻辑合理即可