• 使用信号量解决并发问题


    使用信号量解决并发问题

    本文主要讨论的是java的信号量在并发过程中的应用。信号量Semaphore的具体实现如下:

    package java.util.concurrent;
    import java.util.Collection;
    import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;
    
    public class Semaphore implements java.io.Serializable {
        private static final long serialVersionUID = -3222578661600680210L;
        /** 同步机制基于AQS实现 **/
        private final Sync sync;
    
        /**
         * 信号量的同步器实现,使用AQS的状态作为许可,子类提供了公平和非公平版本。
         */
        abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
            private static final long serialVersionUID = 1192457210091910933L;
    
            Sync(int permits) {
                setState(permits);
            }
    
            final int getPermits() {
                return getState();
            }
    
            final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {
                for (;;) {
                    int available = getState();
                    int remaining = available - acquires;
                    if (remaining < 0 ||
                        compareAndSetState(available, remaining))
                        return remaining;
                }
            }
    
            protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {
                for (;;) {
                    int current = getState();
                    int next = current + releases;
                    if (next < current) // overflow
                        throw new Error("Maximum permit count exceeded");
                    if (compareAndSetState(current, next))
                        return true;
                }
            }
    
            final void reducePermits(int reductions) {
                for (;;) {
                    int current = getState();
                    int next = current - reductions;
                    if (next > current) // underflow
                        throw new Error("Permit count underflow");
                    if (compareAndSetState(current, next))
                        return;
                }
            }
    
            final int drainPermits() {
                for (;;) {
                    int current = getState();
                    if (current == 0 || compareAndSetState(current, 0))
                        return current;
                }
            }
        }
    
        /**
         * 非公平版本
         */
        static final class NonfairSync extends Sync {
            private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L;
    
            NonfairSync(int permits) {
                super(permits);
            }
    
            protected int tryAcquireShared(int acquires) {
                return nonfairTryAcquireShared(acquires);
            }
        }
    
        /**
         * 公平版本
         */
        static final class FairSync extends Sync {
            private static final long serialVersionUID = 2014338818796000944L;
    
            FairSync(int permits) {
                super(permits);
            }
    
            protected int tryAcquireShared(int acquires) {
                for (;;) {
                    if (hasQueuedPredecessors())
                        return -1;
                    int available = getState();
                    int remaining = available - acquires;
                    if (remaining < 0 ||
                        compareAndSetState(available, remaining))
                        return remaining;
                }
            }
        }
    
        /**
         * 使用给定数量的许可创建一个非公平的信号量对象
         */
        public Semaphore(int permits) {
            sync = new NonfairSync(permits);
        }
    
        /**
         * 使用指定的许可创建一个可选公平或非公平版本的信号量对象
         */
        public Semaphore(int permits, boolean fair) {
            sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
        }
    
        /**     
         * 从信号量对象中获取一个许可,会阻塞等待许可可用或者线程被中断,同时可用的许可数量减一。
         */
        public void acquire() throws InterruptedException {
            sync.acquireSharedInterruptibly(1);
        }
    
        /**
         * 从信号量对象中获取一个许可,会阻塞等待许可可用,同时可用的许可数量减一。              
         */
        public void acquireUninterruptibly() {
            sync.acquireShared(1);
        }
    
        /**
         * 从信号量对象中获取一个许可,当且仅当调用时可用则立即返回true,否则直接给返回false。
         */
        public boolean tryAcquire() {
            return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0;
        }
    
        /**
         * 从信号量对象中获取一个许可,如果许可在给定等待时间内变得可用并且当前线程未被中断。     
         */
        public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException {
            return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
        }
    
        /**
         * 释放一个许可,返回给信号量。     
         */
        public void release() {
            sync.releaseShared(1);
        }
    
        /**
         * 从信号量中获取给定数量的许可,阻塞等待许可可用。
         */
        public void acquire(int permits) throws InterruptedException {
            if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
            sync.acquireSharedInterruptibly(permits);
        }
    
        /**
         * 从信号量中获取给定数量的许可,阻塞等待所有的许可可用。
         */
        public void acquireUninterruptibly(int permits) {
            if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
            sync.acquireShared(permits);
        }
    
        /**
         * 从信号量中获取给定数量的许可,当且仅当本次访问时所有许可可用。
         */
        public boolean tryAcquire(int permits) {
            if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
            return sync.nonfairTryAcquireShared(permits) >= 0;
        }
    
        /**
         * 从信号量中获取给定数量的许可,如果许可在给定等待时间内变得可用并且当前线程未被中断。  
         */
        public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException {
            if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
            return sync.tryAcquireSharedNanos(permits, unit.toNanos(timeout));
        }
    
        /**
         * 释放给定数量的许可,返回信号量。    
         */
        public void release(int permits) {
            if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException();
            sync.releaseShared(permits);
        }
    
        /**
         * 获取当前信号量中可用的许可
         */
        public int availablePermits() {
            return sync.getPermits();
        }
    
        /**
         * 获取立即可用的许可
         */
        public int drainPermits() {
            return sync.drainPermits();
        }
    
        /**
         * 通过指示的减少减少可用许可证的数量。
         */
        protected void reducePermits(int reduction) {
            if (reduction < 0) throw new IllegalArgumentException();
            sync.reducePermits(reduction);
        }
    
        /**
         * 如果此信号量的公平性设置为true,则返回true
         */
        public boolean isFair() {
            return sync instanceof FairSync;
        }
    
        /**
         * 查询是否有线程在等待获取
         */
        public final boolean hasQueuedThreads() {
            return sync.hasQueuedThreads();
        }
    
        /**
    	 * 获取等待此锁的估计线程数
         */
        public final int getQueueLength() {
            return sync.getQueueLength();
        }
    
        /**
         * 获取包含等待获取许可的线程集合
         */
        protected Collection<Thread> getQueuedThreads() {
            return sync.getQueuedThreads();
        }
    
        /**
         * 获取标识信号量的字符串
         */
        public String toString() {
            return super.toString() + "[Permits = " + sync.getPermits() + "]";
        }
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42
    • 43
    • 44
    • 45
    • 46
    • 47
    • 48
    • 49
    • 50
    • 51
    • 52
    • 53
    • 54
    • 55
    • 56
    • 57
    • 58
    • 59
    • 60
    • 61
    • 62
    • 63
    • 64
    • 65
    • 66
    • 67
    • 68
    • 69
    • 70
    • 71
    • 72
    • 73
    • 74
    • 75
    • 76
    • 77
    • 78
    • 79
    • 80
    • 81
    • 82
    • 83
    • 84
    • 85
    • 86
    • 87
    • 88
    • 89
    • 90
    • 91
    • 92
    • 93
    • 94
    • 95
    • 96
    • 97
    • 98
    • 99
    • 100
    • 101
    • 102
    • 103
    • 104
    • 105
    • 106
    • 107
    • 108
    • 109
    • 110
    • 111
    • 112
    • 113
    • 114
    • 115
    • 116
    • 117
    • 118
    • 119
    • 120
    • 121
    • 122
    • 123
    • 124
    • 125
    • 126
    • 127
    • 128
    • 129
    • 130
    • 131
    • 132
    • 133
    • 134
    • 135
    • 136
    • 137
    • 138
    • 139
    • 140
    • 141
    • 142
    • 143
    • 144
    • 145
    • 146
    • 147
    • 148
    • 149
    • 150
    • 151
    • 152
    • 153
    • 154
    • 155
    • 156
    • 157
    • 158
    • 159
    • 160
    • 161
    • 162
    • 163
    • 164
    • 165
    • 166
    • 167
    • 168
    • 169
    • 170
    • 171
    • 172
    • 173
    • 174
    • 175
    • 176
    • 177
    • 178
    • 179
    • 180
    • 181
    • 182
    • 183
    • 184
    • 185
    • 186
    • 187
    • 188
    • 189
    • 190
    • 191
    • 192
    • 193
    • 194
    • 195
    • 196
    • 197
    • 198
    • 199
    • 200
    • 201
    • 202
    • 203
    • 204
    • 205
    • 206
    • 207
    • 208
    • 209
    • 210
    • 211
    • 212
    • 213
    • 214
    • 215
    • 216
    • 217
    • 218
    • 219
    • 220
    • 221
    • 222
    • 223
    • 224
    • 225
    • 226
    • 227
    • 228
    • 229
    • 230
    • 231
    • 232
    • 233
    • 234
    • 235
    • 236
    • 237
    • 238
    • 239
    • 240
    • 241
    • 242
    • 243
    • 244
    • 245
    • 246
    • 247
    • 248
    • 249
    • 250
    • 251

    semaphore示例:

    package org.dsg.jdk.locks.aqs;
    
    import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
    
    import java.util.concurrent.Semaphore;
    
    @Slf4j(topic = "c.semaphoreInstance")
    public class SemaphoreInstance {
    
        public static void main(String[] args) {
            //1.创建信号量
            Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
            //2.创建线程使用信号量
            for(int i=0;i<10;i++){
                new Thread(()->{
                    try {
                        //运行前需要获得许可
                        semaphore.acquire();
                        log.info("running...");
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        //使用完毕释放许可
                        semaphore.release();
                    }
                    log.info("end...");
                }).start();
            }
        }
    
    }
    
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
  • 相关阅读:
    FreeRTOS 二值信号量 详解
    短视频矩阵源码开发部署---技术解析
    全产业链流程数字变革,企业怎样“理”好零乱数据
    三调地类图斑统计分析——GP后端实现
    使用近场探头和电流探头进行EMI干扰排查
    记一次 Windows10 内存压缩模块 崩溃分析
    前端面试话术集锦第 16 篇:高频考点(前端监控 & UDP知识点)
    2023最新SSM计算机毕业设计选题大全(附源码+LW)之java我的课堂642o1
    supOS数据采集及接入-IoT网关接入操作
    CI/CD和 DevOps还在傻傻分不清吗?今日一文让你通透
  • 原文地址:https://blog.csdn.net/dolly_baby/article/details/133827666