Semaphore为并发包中提供用于控制某资源同时可以被几个线程访问的类
实例代码:
// 允许2个线程同时访问final Semaphore semaphore = new Semaphore(2);ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();for (int i = 0; i < 10; i++) {final int index = i; executorService.execute(new Runnable() {public void run() {try {semaphore.acquire();// 这里可能是业务代码System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + "获得许可:" + index);TimeUnit.SECONDS.sleep(1);semaphore.release();System.out.println("允许TASK个数:" + semaphore.availablePermits()); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});}executorService.shutdown();
构造方法1:
public Semaphore(int permits) { sync = new NonfairSync(permits); }
permits 初始许可数,也就是最大访问线程数
构造方法2:
public Semaphore(int permits, boolean fair) { sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }
permits 初始许可数,也就是最大访问线程数
fair当设置为false时,线程获取许可的顺序是无序的,也就是说新线程可能会比等待的老线程会先获得许可;当设置为true时,信号量保证它们调用的顺序(即先进先出;FIFO)
主要方法:
void acquire() 从信号量获取一个许可,如果无可用许可前 将一直阻塞等待,
void acquire(int permits) 获取指定数目的许可,如果无可用许可前 也将会一直阻塞等待
boolean tryAcquire() 从信号量尝试获取一个许可,如果无可用许可,直接返回false,不会阻塞
boolean tryAcquire(int permits) 尝试获取指定数目的许可,如果无可用许可直接返回false,
boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) 在指定的时间内尝试从信号量中获取许可,如果在指定的时间内获取成功,返回true,否则返回false
void release() 释放一个许可,别忘了在finally中使用,注意:多次调用该方法,会使信号量的许可数增加,达到动态扩展的效果,如:初始permits 为1, 调用了两次release,最大许可会改变为2
int availablePermits() 获取当前信号量可用的许可
JDK 非公平Semaphore实现:
1.使用一个参数的构造创建Semaphore对象时,会创建一个NonfairSync对象实例,并将state值设为传入的值(permits),
public Semaphore(int permits) { sync = new NonfairSync(permits); }
NonfairSync间接的继承了AbstractQueuedSynchronizer实现
final static class NonfairSync extends Sync { private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L; NonfairSync(int permits) { super(permits); } protected int tryAcquireShared(int acquires) { return nonfairTryAcquireShared(acquires); } }
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = 1192457210091910933L; Sync(int permits) { setState(permits); }
AbstractQueuedSynchronizer 的setState方法
protected final void setState(int newState) { state = newState; }
2.调用tryAcquire方法时,实际是调用NonfairSync的nonfairTryAcquireShared方法,nonfairTryAcquireShared在父类Sync中实现,
Semaphore#tryAcquire方法:
public boolean tryAcquire() { return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0; }
Sync的nonfairTryAcquireShared方法
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) { for (;;) { int available = getState(); int remaining = available - acquires; if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) return remaining; } }
nonfairTryAcquireShared方法通过获取当前的state,以此state减去需要获取信号量的个数,作为剩余个数,如果结果小于0,返回此剩余的个数;如果结果大于等于0,则基于CAS将state的值设置为剩余个数,当前步骤用到了for循环,所以只有在结果小于0或设置state值成功的情况下才会退出。
如果返回的剩余许可个数大于0,tryAcquire方法则返回true;其余返回false。
AbstractQueuedSynchronizer的compareAndSetState方法,
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) { // See below for intrinsics setup to support this return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }
3.release方法,释放一个许可
public void release() { sync.releaseShared(1); }
AbstractQueuedSynchronizer的releaseShared方法,
public final boolean releaseShared(int arg) { if (tryReleaseShared(arg)) { doReleaseShared(); return true; } return false; }
release方法间接的调用了Sync的tryReleaseShared方法,该方法基于Cas 将state的值设置为state+1,一直循环确保CAS操作成功,成功后返回true。
protected final boolean tryReleaseShared(int releases) { for (;;) { int p = getState(); if (compareAndSetState(p, p + releases)) return true; } }
根据上面分析,可以看得出,Semaphore采用了CAS来实现,尽量避免锁的使用,提高了性能。
思念是对昨天悠长的沉淀和对未来美好的向往。