JAVA 多线程之信号量(Semaphore)实例详解

java Semaphore

简介

信号量(Semaphore),有时被称为信号灯,是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

一个计数信号量。从概念上讲,信号量维护了一个许可集。如有必要,在许可可用前会阻塞每一个 acquire(),然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可,从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是,不使用实际的许可对象,Semaphore 只对可用许可的号码进行计数,并采取相应的行动。拿到信号量的线程可以进入代码,否则就等待。通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

概念

Semaphore分为单值和多值两种,前者只能被一个线程获得,后者可以被若干个线程获得。

以一个停车场运作为例。为了简单起见,假设停车场只有三个车位,一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车,看门人允许其中三辆不受阻碍的进入,然后放下车拦,剩下的车则必须在入口等待,此后来的车也都不得不在入口处等待。这时,有一辆车离开停车场,看门人得知后,打开车拦,放入一辆,如果又离开两辆,则又可以放入两辆,如此往复。

在这个停车场系统中,车位是公共资源,每辆车好比一个线程,看门人起的就是信号量的作用。

更进一步,信号量的特性如下:信号量是一个非负整数(车位数),所有通过它的线程(车辆)都会将该整数减一(通过它当然是为了使用资源),当该整数值为零时,所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作: Wait(等待) 和 Release(释放)。 当一个线程调用Wait(等待)操作时,它要么通过然后将信号量减一,要么一直等下去,直到信号量大于一或超时。Release(释放)实际上是在信号量上执行加操作,对应于车辆离开停车场,该操作之所以叫做“释放”是因为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

在Java中,还可以设置该信号量是否采用公平模式,如果以公平方式执行,则线程将会按到达的顺序(FIFO)执行,如果是非公平,则可以后请求的有可能排在队列的头部。
JDK中定义如下:

Semaphore(int permits, boolean fair)

     创建具有给定的许可数和给定的公平设置的Semaphore。

Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用,操作系统的信号量是个很重要的概念,在进程控制方面都有应用。Java并发库Semaphore 可以很轻松完成信号量控制,Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数,通过 acquire() 获取一个许可,如果没有就等待,而 release() 释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑,假如有10个人要上厕所,那么同时只能有多少个人去上厕所呢?同时只能有5个人能够占用,当5个人中 的任何一个人让开后,其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会,也可以是按照先来后到的顺序获得机会,这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能,并且可以是由一个线程获得了“锁”,再由另一个线程释放“锁”,这可应用于死锁恢复的一些场合。

代码示例

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

/**
 * DateTime: 2015年1月1日 下午6:41:01
 *
 */
public class SemaPhore {
  public static void main(String[] args) {
    // 线程池
    ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
    // 只能5个线程同时访问
    final Semaphore semp = new Semaphore(5);
    // 模拟20个客户端访问
    for (int index = 0; index < 50; index++) {
      final int NO = index;
      Runnable run = new Runnable() {
        public void run() {
          try {<span id="transmark"></span>
            // 获取许可
            semp.acquire();
            System.out.println("Accessing: " + NO);
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 6000));
            // 访问完后,释放
            semp.release();
            //availablePermits()指的是当前信号灯库中有多少个可以被使用
            System.out.println("-----------------" + semp.availablePermits());
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      };
      exec.execute(run);
    }
    // 退出线程池
    exec.shutdown();
  }

感谢阅读,希望能帮助到大家,谢谢大家对本站的支持!

时间: 2017-01-15

详解java中的互斥锁信号量和多线程等待机制

互斥锁和信号量都是操作系统中为并发编程设计基本概念,互斥锁和信号量的概念上的不同在于,对于同一个资源,互斥锁只有0和1 的概念,而信号量不止于此.也就是说,信号量可以使资源同时被多个线程访问,而互斥锁同时只能被一个线程访问 互斥锁在java中的实现就是 ReetranLock , 在访问一个同步资源时,它的对象需要通过方法 tryLock() 获得这个锁,如果失败,返回 false,成功返回true.根据返回的信息来判断是否要访问这个被同步的资源.看下面的例子 public class Reen

java信号量控制线程打印顺序的示例分享

复制代码 代码如下: import java.util.concurrent.Semaphore; public class ThreeThread { public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  Semaphore sempA = new Semaphore(1);  Semaphore sempB = new Semaphore(0);  Semaphore sempC = new Semapho

Java并发编程Semaphore计数信号量详解

Semaphore 是一个计数信号量,它的本质是一个共享锁.信号量维护了一个信号量许可集.线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可:当信号量中有可用的许可时,线程能获取该许可:否则线程必须等待,直到有可用的许可为止. 线程可以通过release()来释放它所持有的信号量许可(用完信号量之后必须释放,不然其他线程可能会无法获取信号量). 简单示例: package me.socketthread; import java.util.concurrent.ExecutorService;

Java并发编程总结——慎用CAS详解

一.CAS和synchronized适用场景 1.对于资源竞争较少的情况,使用synchronized同步锁进行线程阻塞和唤醒切换以及用户态内核态间的切换操作额外浪费消耗cpu资源:而CAS基于硬件实现,不需要进入内核,不需要切换线程,操作自旋几率较少,因此可以获得更高的性能. 2.对于资源竞争严重的情况,CAS自旋的概率会比较大,从而浪费更多的CPU资源,效率低于synchronized.以java.util.concurrent.atomic包中AtomicInteger类为例,其getAn

Java并发编程预防死锁过程详解

这篇文章主要介绍了Java并发编程预防死锁过程详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 在java并发编程领域已经有技术大咖总结出了发生死锁的条件,只有四个条件都发生时才会出现死锁: 1.互斥,共享资源X和Y只能被一个线程占用 2.占有且等待,线程T1已经取得共享资源X,在等待共享资源Y的时候,不释放共享资源X 3.不可抢占,其他线程不能强行抢占线程T1占有的资源 4.循环等待,线程T1等待线程T2占有的资源,线程T2等待线程T1占有

Java并发编程之阻塞队列详解

1.什么是阻塞队列? 队列是一种数据结构,它有两个基本操作:在队列尾部加入一个元素,从队列头部移除一个元素.阻塞队里与普通的队列的区别在于,普通队列不会对当前线程产生阻塞,在面对类似消费者-生产者模型时,就必须额外的实现同步策略以及线程间唤醒策略.使用阻塞队列,就会对当前线程产生阻塞,当队列是空时,从队列中获取元素的操作将会被阻塞,当队列是满时,往队列里添加元素的操作也会被阻塞. 2.主要的阻塞队列及其方法 java.util.concurrent包下提供主要的几种阻塞队列,主要有以下几个: 1

Java并发教程之volatile关键字详解

引言 说到多线程,我觉得我们最重要的是要理解一个临界区概念. 举个例子,一个班上1个女孩子(临界区),49个男孩子(线程),男孩子的目标就是这一个女孩子,就是会有竞争关系(线程安全问题).推广到实际场景,例如对一个数相加或者相减等等情形,因为操作对象就只有一个,在多线程环境下,就会产生线程安全问题.理解临界区概念,我们对多线程问题可以有一个好意识. Jav内存模型(JMM) 谈到多线程就应该了解一下Java内存模型(JMM)的抽象示意图.下图: 线程A和线程B执行的是时候,会去读取共享变量(临界

Java面向对象编程之类的继承详解

本文实例讲述了Java面向对象编程之类的继承.分享给大家供大家参考,具体如下: 继承:特殊类拥有一般类的全部属性与行为. 继承好处: 1.提高了代码的复用性 2.让类与类之前产生了关系,有了这个关系才有多态的特性.继承是类和类之前的关系. 注意事项: 1.java只支持单继承,不支持多继承.因为多继承有安全隐患:当多个父类定义相同的函数,但是功能不同时,子类不知道运行哪一个. 2.子类继承父类时,继承了父类的所有方法和属性,可直接使用. 3,java支持多层继承,即:孙-子-父的关系 语法: [

Java并发中线程封闭知识点详解

在这篇文章中,我们将探讨线程封闭是什么意思,以及我们如何实现它. 所以,让我们直接开始吧. 线程封闭基础知识点 实现好的并发是一件困难的事情,所以很多时候我们都想躲避并发.避免并发最简单的方法就是线程封闭.什么是线程封闭呢? 就是把对象封装到一个线程里,只有这一个线程能看到此对象.那么这个对象就算不是线程安全的也不会出现任何安全问题.实现线程封闭有哪些方法呢? 1:ad-hoc线程封闭 这是完全靠实现者控制的线程封闭,他的线程封闭完全靠实现者实现.也是最糟糕的一种线程封闭.所以我们直接把他忽略掉

java多线程编程之管道通信详解

上一章节讲了wait/notify通信,这一节我们来探讨使用管道进行通信. java中提供了IO流使我们很方便的对数据进行操作,pipeStream是一种特殊的流,用于不同线程间直接传送数据.一个线程将数据发送到输出管道,另一个线程从输入管道读取数据.通过管道实现通信不需要借助临时文件这类东西. java中提供了四个类使得线程间可以通信: ①字节流:PipeInputStream,PipedOutputStream ②字符流:PipedReader,PipedWriter 下面我们看看字节流的实

python 并发编程 多路复用IO模型详解

多路复用IO(IO multiplexing) 这种IO方式为事件驱动IO(event driven IO). 我们都知道,select/epoll的好处就在于单个进程process就可以同时处理多个网络连接的IO.它的基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket,当某个socket有数据到达了,就通知用户进程.它的流程如图: select是多路复用的一种 当用户进程调用了select,那么整个进程会被block,而同时,kernel会"监视&qu

Java并发编程:CountDownLatch与CyclicBarrier和Semaphore的实例详解

Java并发编程:CountDownLatch与CyclicBarrier和Semaphore的实例详解 在java 1.5中,提供了一些非常有用的辅助类来帮助我们进行并发编程,比如CountDownLatch,CyclicBarrier和Semaphore,今天我们就来学习一下这三个辅助类的用法. 以下是本文目录大纲: 一.CountDownLatch用法 二.CyclicBarrier用法 三.Semaphore用法 若有不正之处请多多谅解,并欢迎批评指正. 一.CountDownLatch