并发工具类（三）控制并发线程数的Semaphore

简介

Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。很多年以来，我都觉得从字面上很难理解Semaphore所表达的含义，只能把它比作是控制流量的红绿灯，比如XX马路要限制流量，只允许同时有一百辆车在这条路上行使，其他的都必须在路口等待，所以前一百辆车会看到绿灯，可以开进这条马路，后面的车会看到红灯，不能驶入XX马路，但是如果前一百辆中有五辆车已经离开了XX马路，那么后面就允许有5辆车驶入马路，这个例子里说的车就是线程，驶入马路就表示线程在执行，离开马路就表示线程执行完成，看见红灯就表示线程被阻塞，不能执行。

应用场景

Semaphore可以用于做流量控制，特别公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有十个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这个时候，我们就可以使用Semaphore来做流控，代码如下：

[code lang=”java”]
public class SemaphoreTest {

private static final int THREAD_COUNT = 30;

private static ExecutorService threadPool = Executors
.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

private static Semaphore s = new Semaphore(10);

public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
s.acquire();
System.out.println("save data");
s.release();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
}

threadPool.shutdown();
}
}
[/code]

在代码中，虽然有30个线程在执行，但是只允许10个并发的执行。Semaphore的构造方法Semaphore(int permits) 接受一个整型的数字，表示可用的许可证数量。Semaphore(10)表示允许10个线程获取许可证，也就是最大并发数是10。Semaphore的用法也很简单，首先线程使用Semaphore的acquire()获取一个许可证，使用完之后调用release()归还许可证。还可以用tryAcquire()方法尝试获取许可证。

其他方法

Semaphore还提供一些其他方法：

  • int availablePermits() ：返回此信号量中当前可用的许可证数。
  • int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
  • boolean hasQueuedThreads() ：是否有线程正在等待获取许可证。
  • void reducePermits(int reduction) ：减少reduction个许可证。是个protected方法。
  • Collection getQueuedThreads() ：返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。

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  • 评论 (3)
    • 使用D
    • 2017/03/31 11:12上午

    代码测试结果和写的不一致

      • 使用D
      • 2017/03/31 11:17上午

      s.acquire();
      Thread.currentThread().sleep(2000);
      System.out.println(“save data=” + count.incrementAndGet());
      s.release();
      需要在获得acquire后，线程等待一段时间（我这里假设2秒），由于信号Semaphore只有10个，所以只有十个线程能执行s.acquire();成功。

    • coolboyysy
    • 2017/12/27 5:44下午

    package com.souyidai.controllers;

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

    public class SemaphoreTest {

    private static final int THREAD_COUNT = 30;

    private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

    private static Semaphore s = new Semaphore(10);

    public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
    final String test = String.valueOf(i);
    threadPool.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    try {
    s.acquire();
    Thread.currentThread().sleep(2000);
    System.out.println("save data:"+test+":::"+Thread.currentThread().getName());
    s.release();
    } catch (Exception e) {
    }
    }
    });
    }

    threadPool.shutdown();
    }
    }

    执行结果：

    save data:8:::pool-1-thread-9
    save data:5:::pool-1-thread-6
    save data:6:::pool-1-thread-7
    save data:0:::pool-1-thread-1
    save data:9:::pool-1-thread-10
    save data:7:::pool-1-thread-8
    save data:4:::pool-1-thread-5
    save data:2:::pool-1-thread-3
    save data:1:::pool-1-thread-2
    save data:3:::pool-1-thread-4
    save data:10:::pool-1-thread-11
    save data:11:::pool-1-thread-12
    save data:13:::pool-1-thread-14
    save data:15:::pool-1-thread-16
    save data:17:::pool-1-thread-18
    save data:19:::pool-1-thread-20
    save data:12:::pool-1-thread-13
    save data:18:::pool-1-thread-19
    save data:16:::pool-1-thread-17
    save data:14:::pool-1-thread-15
    save data:20:::pool-1-thread-21
    save data:21:::pool-1-thread-22
    save data:23:::pool-1-thread-24
    save data:26:::pool-1-thread-27
    save data:27:::pool-1-thread-28
    save data:22:::pool-1-thread-23
    save data:29:::pool-1-thread-30
    save data:28:::pool-1-thread-29
    save data:25:::pool-1-thread-26
    save data:24:::pool-1-thread-25

    Process finished with exit code 0

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