Java信号量Semaphore原理及代码实例

Java信号量Semaphore原理及代码实例

Semaphore 通jlVrI常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目。自从5.0开始，jdk在java.util.concurrent包里提供了Semaphore 的官方实现，因此大家不需要自己去实现Semaphore。

下面的类使用信号量控制对内容池的访问：

import java.util.concurrent.Semaphore;

class Pool {

private static final int MAX_AVAILABLE = 100;

private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true);

public Object getItem() throws InterruptedException {

available.acquire(); // 从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断

return getNextAvailableItem();

}

public void putItem(Object x) {

if (markAsUnused(x))

available.release(); // 释放一个许可，将其返回给信号量

}

// 仅作示例参考，非真实数据

protected Object[] items = null;

protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];

protected synchronized Object getNextAvailableItem() {

for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {

if (!used[i]) {

used[i] = true;

return items[i];

}

}

return null;

}

protected synchronized boolean markAsUnused(Object item) {

for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {

if (item == items[i]) {

if (used[i]) {

used[i] = false;

return true;

} else

return false;

}

}

return false;

}

}

虽然JDK已经提供了相关实现，但是还是很有必要去熟悉如何使用Semaphore及其背后的原理。

做一个简单的Semaphore实现：

class SemaphoreTest {

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;

}

}

使用这个semaphore可以避免错失某些信号通知。用take方法来代替notify，release方法来代替wait。如果某线程在调用release等待之前调用take方法，那么调用release方法的线程仍然知道take方法已经被某个线程调用过了，因为该Semaphore内部保存了take方法发出的信号。而wait和notify方法就没有这样的功能。

可计数的Semaphore：

class SemaphoreTest {

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--;

}

}

Semaphore上限：

class SemaphoreTest {

private int signals = 0;

private int bound = 0;

public SemaphoreTest(int upperBound) {

this.bound = upperBound;

}

public synchronized void take() throws InterruptedException {

while (thisjlVrI.signals == bound)

wait();

this.signals++;

this.notify();

}

public synchronized void release() throws InterruptedException {

while (this.signals == 0)

wait();

this.signals--;

this.notify();

}

}

当已经产生的信号数量达到了上限，take方法将阻塞新的信号产生请求，直到某个线程调用release方法后，被阻塞于take方法的线程才能传递自己的信号。

把Semaphore当锁来使用：

当信号量的数量上限是1时，Semaphore可以被当做锁来使用。通过take和release方法来保护关键区域。

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