【并发编程】 --- Semaphore原理简介 + 使用方法
文章目录1 原理简介2 基本使用方法2.1 demo1 --- 每次获取一个许可，将线程并发数控制为N个2.2 demo2 --- 每次获取多个许可（或者说所有可获取的许可），使线程并发数变为13 其他玩法3.1 demo3 --- 尝试获取许可，如果获取不到，直接舍弃 ★★★3.2 demo4 --- 尝试一段时间内获取许可，如果获取不到，直接舍弃 ★★★
作者：nrsc
源码地址：https://github.com/nieandsun/concurrent-study.git
该工具类，在并发编程中主要用来进行并发控制，或者说限流
Semaphore是信号的意思,但是我觉得将其理解为许可或者说令牌好像更好理解一些，其原理可以用下图进行表示：
即n个线程都想抢占运行某段代码，但是在它们运行之前必须得先去获取指定数量的许可，比如说：
再比如说：
（2）总共的许可还是就3个，哪个线程想要运行这段代码，必须获取3个许可 那么假如某个时间线程1获取到了3个许可（注意：如果是指定必须获取3个许可，那么不会有线程一次只拿到1个或2个的情况，即要么拿到3个，要么1个没拿到），那其他线程就没法获取许可了，这个时候同一时刻，就只能有一个线程运行该方法了 —》即不存在并发的情况了。
我自认为通过上面两个栗子大家肯定知道Semaphore的使用原理了。
package com.nrsc.ch2.juctools;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
public class SemaphoreDemo1 {
private final static int threadCount = 12;
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i {
try {
semaphore.acquire(); //获取一个许可
//总共3个许可，而每次只需拿到一个许可就可以运行下面的方法
//也就是说同一时刻可以允许三个线程拿到许可，即并发数为3
test(threadNum);
semaphore.release(); //释放一个许可
} catch (Exception e) {
log.error("exception", e);
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void test(int i) throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("threadNum:{}", i);
}
}
测试结果
package com.nrsc.ch2.juctools;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
public class SemaphoreDemo2 {
private final static int threadCount = 4;
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i {
try {
semaphore.acquire(3); //获取3个许可
//总共3个许可，每次都全获取了
//也就是说同一时刻只允许一个线程拿到许可，即并发数为1
test(threadNum);
semaphore.release(3); //释放3个许可
} catch (Exception e) {
log.error("exception", e);
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void test(int i) throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
log.info("threadNum:{}", i);
}
}
测试结果：
Semaphore提供的方法还挺多的，如下图所示，但大都大同小异。相信大家看看源码中的注释肯定就知道是干什么的了。 我这里再做两个小demo演示一下tryAcquire的用法，其他用法大家可以自行探索。
如上图所示，tryAcquire方法有四种使用姿势：
看到这里我觉得大家应该都直接会用了。。。☺☺☺
需要注意的一点是： 这些方法的返回值都是boolean ，这也就提示我们，当线程竞争特别激烈的时候，我们完全可以让某些线程尝试获取一下执行权，如果实在获取不到，为了更好地保护我们的系统，我们就直接将其舍弃 — 要非常注意一下这里的舍弃。
下面举两个栗子，简单演示一下其用法。
3.1 demo3 — 尝试获取许可，如果获取不到，直接舍弃 ★★★package com.nrsc.ch2.juctools;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
@Slf4j
public class SemaphoreDemo3 {
private final static int threadCount = 520;
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i {
if (semaphore.tryAcquire()) { //尝试获取1个许可
//总共3个许可，而每次只需拿到一个许可就可以运行下面的方法
//也就是说同一时刻可以允许三个线程拿到许可，即并发数为3
test(threadNum);
semaphore.release(); //释放3个许可
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void test(int i) {
try {
Thread.sleep(1); //这里即使注释掉也是一样的效果
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info("threadNum:{}", i);
}
}
在不看运行结果时，你会不会认为能运行test方法的线程数在(3，520)的开区间内，---- 即一开始会有3个线程抢到许可，然后1毫秒之后他们释放掉许可，其他还没开启的线程正好又可以抢到许可？？？
but，事实并非如此，运行结果如下：
由这个结果我们可以看到，事实是只要有一个线程没抢到运行的许可，其他线程就也别想再运行了。。。
是不是很神奇！！！ —> 有兴趣的看源码研究到底为什么吧，我这里就不深入了。
3.2 demo4 — 尝试一段时间内获取许可，如果获取不到，直接舍弃 ★★★ codepackage com.nrsc.ch2.juctools;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@Slf4j
public class SemaphoreDemo4 {
private final static int threadCount = 520;
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 0; i {
try {
//5秒内尝试获取1个许可
if (semaphore.tryAcquire(5, TimeUnit.SECONDS)) {
test(threadNum);
semaphore.release(); //释放3个许可
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
exec.shutdown();
}
private static void test(int i) {
try {
Thread.sleep(1000); //这里即使注释掉也是一样的效果
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info("threadNum:{}", i);
}
}
运行结果如下:
由此可知，加上时间也是只要有一个线程尝试获取不到许可了，其他线程就也别想再运行了。。。
end
作者：nrsc
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