Semaphore實戰

簡介

Semaphore信号量計數器。和CountDownLatch，CyclicBarrier類似，是多線程協作的工具類，相對于join，wait，notify方法使用起來簡單高效。下面我們主要看看它的用法吧！

實戰

限流。限制線程的并發數。

比如在一個系統中同時隻能保證5個使用者同時線上。

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-03-04 11:13
 * @description：Semaphore限流
 * @modified By：
 * 公衆号:叫練
 */
public class LimitCurrnet {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //定義20個線程，每次最多隻能執行5個線程;
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
        for (int i=0; i<20; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    //擷取憑證
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"登入成功");
                    Thread.sleep(2000);
                    //釋放憑證
                    semaphore.release();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"使用者退出");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

如上代碼所示：我們定義了20個使用者同時通路系統，Semaphore參數是5，表示同時隻能有5個使用者可以擷取憑證，其他使用者必須等待直到有線上使用者退出。調用semaphore.acquire()表示擷取憑證，此時憑證數會減一，調用semaphore.release()表示釋放憑證，憑證數會加一，如果系統中有等待的使用者，操作此方法會通知等待的一個使用者擷取憑證成功，執行登入操作。最後列印部分結果如下：證明系統最多能保持5個使用者同時線上。

注意：上面舉出的這個案例，出個思考題：線程池是否可以實作呢？

模拟CyclicBarrier，CountDownLatch重用！

Semaphore可以輕松實作CountDownLatch計數器，CyclicBarrier回環屏障，還記得CountDownLatch用法麼？它是個計數器，可以幫我們統計線程執行時間，常用來測試多線程高并發執行接口效率，我們下面用Semaphore模拟多線程主線程等待子線程執行完畢再傳回。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-03-01 21:04
 * @description：信号量測試
 * @modified By：
 * 公衆号:叫練
 */
public class SemaphoreTest {

    //定義線程數量;
    private static final int THREAD_COUNT = 2;
    //初始化信号量為0，預設是非公平鎖
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(0,false);
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i=0; i<THREAD_COUNT; i++) {
            executorService.submit(()->{
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"執行");
                semaphore.release();
            });
        }
        //擷取2個信号量
        semaphore.acquire(2);
        System.out.println("主線程執行完畢");
        executorService.shutdown();
    }
}

如上代碼所示：我們定義了Semaphore初始化信号量為0，預設是非公平鎖，在主線程中用線程池送出2個線程，主線程調用semaphore.acquire(2)表示需要擷取兩個信号量，但此時初始化信号量為0，此時AQS中的state會是0-2=-2，state值小于0，是以主線程執行這句話會阻塞将其加入AQS同步隊列，線程池兩個線程等待2秒後會調用semaphore.release()釋放2個信号量，此時AQS中的state會自增到0，會通知主線程退出等待繼續往下執行。執行結果如下圖所示。

有沒有發現Semaphore用法可以模拟CountDownLatch，另外Semaphore通過調用acquire，release方法，還可以實作CyclicBarrier功能！我們不舉例了。

實作原理

相同點：本質上都是計數器，底層是依賴AQS操作state實作。
異同點：CountDownLatch是共享鎖實作，CyclicBarrier是獨占鎖實作，CountDownLatch通過調用countDown遞減計數器隻能使用一次，而CyclicBarrier通過調用await遞減計數器可以達到“回環”重複的效果。Semaphore也是共享鎖實作，通過調用release計數器是遞增的，通過設定信号量可以實作CyclicBarrier，CountDownLatch功能。

總結

今天我們介紹了Semaphore，整理出來希望能對你有幫助，寫的比不全，同時還有許多需要修正的地方，希望親們加以指正和點評，喜歡的請點贊加關注哦。點關注，不迷路，我是【叫練】公衆号，微信号【jiaolian123abc】邊叫邊練。