併發工具 Semaphore

定義

Semaphore ：信號量，併發控制中用於控制某個資源同時被訪問的個數。例如程序中某個方法執行耗時長，所需資源量大。可以通過Semaphore控制同一時刻訪問該方法的線程數。

應用場景

主要用於流量控制，特別是公共資源有限的的應用場景（數據庫連接）或者一些慢服務。

主要方法

1. public Semaphore(int permits) ：構造函數一，permits爲信號量許可證的大小；
2. public Semaphore(int permits, boolean fair) ：構造函數二：fair爲是否設置公平策略參數，如果爲true，申請許可證的等待線程會進入FIFO隊列中。若爲false，允許等待的線程有插隊的可能。
3. public void acquire()：以阻塞的方式獲取一個申請許可證，在有可用的許可證時候就返回許可；如果沒有可用的許可則阻塞等待，直至獲取到許可；
4. public void acquire(int permits)：同時獲取permits個許可；
5. public void release()：釋放一個許可；
6. public void acquire(int permits)：釋放permits個許可；
7. public boolean tryAcquire()：嘗試獲取許可證，如果當前沒有可用的許可證，申請的線程不需要進入阻塞，而是繼續往下執行；
8. public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) ：帶有超時時間去獲取蓄許可證。例如“5秒鐘內還是獲取不到許可證，我就繼續往下執行，幹自己的事！”
9. public int availablePermits()：查詢可用的許可；

例子

package com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * @Description: 演示Semaphore用法
 * @Author: Mark
 * @CreateDate: 2020/2/3 14:15
 * @Version: 1.0
 * @Copyright : 豆漿油條個人非正式工作室
 */
@Slf4j
class Task implements Runnable{

    private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(3,true);

    @Override
    public void run() {
        //獲取信號量許可證
        try {
            SEMAPHORE.acquire();
            log.info(Thread.currentThread().getName()+"獲取到了 信號量許可證");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //模擬 耗時長的程序
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //釋放信號量
        SEMAPHORE.release();
        log.info(Thread.currentThread().getName()+"釋放了 信號量許可證");
    }
}

public class SemaphoreDemo1 {
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

    public static void main(String[] args) {
        //運行十個線程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(new Task());
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

運行結果

16:39:57.795 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1獲取到了 信號量許可證
16:39:57.795 [pool-1-thread-2] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-2獲取到了 信號量許可證
16:39:57.795 [pool-1-thread-5] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-5獲取到了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1釋放了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-3] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-3獲取到了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-4] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-4獲取到了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-5] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-5釋放了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-2] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-2釋放了 信號量許可證
16:40:02.801 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1獲取到了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-4] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-4釋放了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1釋放了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-3] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-3釋放了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-4] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-4獲取到了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-5] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-5獲取到了 信號量許可證
16:40:07.801 [pool-1-thread-2] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-2獲取到了 信號量許可證
16:40:12.802 [pool-1-thread-2] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-2釋放了 信號量許可證
16:40:12.802 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1獲取到了 信號量許可證
16:40:12.802 [pool-1-thread-5] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-5釋放了 信號量許可證
16:40:12.802 [pool-1-thread-4] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-4釋放了 信號量許可證
16:40:17.803 [pool-1-thread-1] INFO com.mark.learning.concurrent2.flowcontrol.semaphore.Task - pool-1-thread-1釋放了 信號量許可證

通過分析log的打印時間，每次最多隻能允許3個線程同時執行。

注意點

• 一次獲取可獲取和釋放多個許可證。

 semaphore.acquire(3);//一次獲取三個許可

 semaphore.release(3);//一次釋放三個許可

• 獲取許可和釋放許可的數量需要保持一致；
• 釋放許可不一定由獲取的許可來完成。例如線程A獲取了許可，也可以由線程B來釋放許可