Semaphore(信号量)是一个线程同步结构,用于在线程间传递信号,以避免出现信号丢失,或者像锁一样用于保护一个关键区域。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。

  1. 简单的 Semaphore 实现
  2. 使用 Semaphore 来发出信号
  3. 可计数的 Semaphore
  4. 有上限的 Semaphore
  5. 把 Semaphore 当锁来使用

简单的 Semaphore 实现

下面是一个信号量的简单实现:

public class Semaphore {

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;

}

}

Take 方法发出一个被存放在 Semaphore 内部的信号,而 Release 方法则等待一个信号,当其接收到信号后,标记位 signal 被清空,然后该方法终止。

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。

当用 semaphore 来产生信号时,take 和 release 这两个方法名看起来有点奇怪。这两个名字来源于后面把 semaphore 当做锁的例子,后面会详细介绍这个例子,在该例子中,take 和 release 这两个名字会变得很合理。

使用 Semaphore 来产生信号

下面的例子中,两个线程通过 Semaphore 发出的信号来通知对方

Semaphore semaphore = new Semaphore();

SendingThread sender = new SendingThread(semaphore);

ReceivingThread receiver = new ReceivingThread(semaphore);

receiver.start();

sender.start();

public class SendingThread {

Semaphore semaphore = null;

public SendingThread(Semaphore semaphore){

this.semaphore = semaphore;

}

public void run(){

while(true){

//do something, then signal

this.semaphore.take();

}

}

}

public class RecevingThread {

Semaphore semaphore = null;

public ReceivingThread(Semaphore semaphore){

this.semaphore = semaphore;

}

public void run(){

while(true){

this.semaphore.release();

//receive signal, then do something...

}

}

}

可计数的 Semaphore

上面提到的 Semaphore 的简单实现并没有计算通过调用 take 方法所产生信号的数量。可以把它改造成具有计数功能的 Semaphore。下面是一个可计数的 Semaphore 的简单实现。

public class CountingSemaphore {

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--;

}

}

有上限的 Semaphore

上面的 CountingSemaphore 并没有限制信号的数量。下面的代码将 CountingSemaphore 改造成一个信号数量有上限的 BoundedSemaphore。

public class BoundedSemaphore {

private int signals = 0;

private int bound   = 0;

public BoundedSemaphore(int upperBound){

this.bound = upperBound;

}

public synchronized void take() throws InterruptedException{

while(this.signals == bound) wait();

this.signals++;

this.notify();

}

public synchronized void release() throws InterruptedException{

while(this.signals == 0) wait();

this.signals--;

this.notify();

}

}

在 BoundedSemaphore 中,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。请看下面的例子:

BoundedSemaphore semaphore = new BoundedSemaphore(1);

...

semaphore.take();

try{

//critical section

} finally {

semaphore.release();

}

在前面的例子中,Semaphore 被用来在多个线程之间传递信号,这种情况下,take 和 release 分别被不同的线程调用。但是在锁这个例子中,take 和 release 方法将被同一线程调用,因为只允许一个线程来获取信号(允许进入关键区域的信号),其它调用 take 方法获取信号的线程将被阻塞,知道第一个调用 take 方法的线程调用 release 方法来释放信号。对 release 方法的调用永远不会被阻塞,这是因为任何一个线程都是先调用 take 方法,然后再调用 release。

通过有上限的 Semaphore 可以限制进入某代码块的线程数量。设想一下,在上面的例子中,如果 BoundedSemaphore 上限设为 5 将会发生什么?意味着允许 5 个线程同时访问关键区域,但是你必须保证,这个 5 个线程不会互相冲突。否则你的应用程序将不能正常运行。

必须注意,release 方法应当在 finally 块中被执行。这样可以保在关键区域的代码抛出异常的情况下,信号也一定会被释放。

java多线程-信号量的更多相关文章

  1. java多线程--信号量Semaphore的使用

    Semaphore可以控制某个共享资源可被同时访问的次数,即可以维护当前访问某一共享资源的线程个数,并提供了同步机制.例如控制某一个文件允许的并发访问的数量. 例如网吧里有100台机器,那么最多只能提 ...

  2. Java多线程信号量同步类CountDownLatch与Semaphore

    信号量同步是指在不同线程之间,通过传递同步信号量来协调线程执行的先后次序.CountDownLatch是基于时间维度的Semaphore则是基于信号维度的. 1:基于执行时间的同步类CountDown ...

  3. Java多线程系列--“JUC锁”11之 Semaphore信号量的原理和示例

    概要 本章,我们对JUC包中的信号量Semaphore进行学习.内容包括:Semaphore简介Semaphore数据结构Semaphore源码分析(基于JDK1.7.0_40)Semaphore示例 ...

  4. Java多线程并发工具类-信号量Semaphore对象讲解

    Java多线程并发工具类-Semaphore对象讲解 通过前面的学习,我们已经知道了Java多线程并发场景中使用比较多的两个工具类:做加法的CycliBarrier对象以及做减法的CountDownL ...

  5. Java多线程的信号量

    Java的信号量主要的作用是控制线程对资源的访问例如我一个线程池里面有100个线程等待执行,但是我允许最多同时运行5个线程,这5个线程只有其中一个线程执行完毕后,在线程池中等待的线程才能进入开始执行, ...

  6. 40个Java多线程问题总结

    前言 Java多线程分类中写了21篇多线程的文章,21篇文章的内容很多,个人认为,学习,内容越多.越杂的知识,越需要进行深刻的总结,这样才能记忆深刻,将知识变成自己的.这篇文章主要是对多线程的问题进行 ...

  7. java从基础知识(十)java多线程(上)

    线程,有时被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP),是程序执行流的最小单元.另外,线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程自己不拥有系统资源,只拥有一点 ...

  8. Java多线程系列--“JUC锁”01之 框架

    本章,我们介绍锁的架构:后面的章节将会对它们逐个进行分析介绍.目录如下:01. Java多线程系列--“JUC锁”01之 框架02. Java多线程系列--“JUC锁”02之 互斥锁Reentrant ...

  9. Java多线程系列目录(共43篇)

    最近,在研究Java多线程的内容目录,将其内容逐步整理并发布. (一) 基础篇 01. Java多线程系列--“基础篇”01之 基本概念 02. Java多线程系列--“基础篇”02之 常用的实现多线 ...

随机推荐

  1. js实用篇之String对象

    概述 String对象是JavaScript原生提供的三个包装对象之一,用来生成字符串的包装对象. var s1 = 'abc'; var s2 = new String('abc'); typeof ...

  2. VS web项目 基于IIS调试和模拟域名调试

    1.安装IIS 2.注册.net framework 到IIS 打开程序-运行-cmd:输入一下命令重新注册IISC:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v4.0.303 ...

  3. junit测试,使用classpath和file 加载文件的区别

    用junit测试发现一个问题,怎么加载配置文件?一直都出现这样的错误 ERROR: org.springframework.test.context.TestContextManager - Caug ...

  4. Android仿微信二维码扫描

    转载:http://blog.csdn.net/xiaanming/article/details/10163203 了解二维码这个东西还是从微信中,当时微信推出二维码扫描功能,自己感觉挺新颖的,从一 ...

  5. IOS数据存储之Sqlite数据库

    前言: 之前学习了数据存储的NSUserDefaults,归档和解档,沙盒文件存储,但是对于数据量比较大,需要频繁查询,删除,更新等操作的时候无论从效率上还是性能上,上述三种明显不能满足我们的日常开发 ...

  6. Android微信分享图片大于32k进行压缩

    微信分享视频的时候,需要传一个图片数组,大小不能大于32k. 解决方案:使用Bitmap自带的compress方法解决了这个问题. 源码如下: <span style="font-si ...

  7. MySQL学习笔记五:数据类型

    MySQL支持多种数据类型,大致可以分为数值,日期/时间和字符类型. 数值类型 MySQL支持所有标准SQL数值数据类型,包括严格数值数据类型(INTEGER.SMALLINT.DECIMAL和NUM ...

  8. MySQL线程池

    MySQL线程池只在Percona,MariaDB,Oracle MySQL企业版中提供.Oracle MySQL社区版并不提供. 在传统方式下,MySQL线程调度方式有两种:每个连接一个线程(one ...

  9. MySQL中有关TIMESTAMP和DATETIME的总结

    一.MySQL中如何表示当前时间? 其实,表达方式还是蛮多的,汇总如下: CURRENT_TIMESTAMP CURRENT_TIMESTAMP() NOW() LOCALTIME LOCALTIME ...

  10. 在博客中使用LaTeX插入数学公式

    在博客中使用LaTeX插入数学公式 在学习机器学习中会接触到大量的数学公式,所以在写博客是会非常的麻烦.用公式编辑器一个一个写会非常的麻烦,这时候我们可以使用LaTeX来插入公式. 写这篇博文的目的在 ...