JAVA 多线程之信号量(Semaphore)实例详解
javaSemaphore
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(intpermits,booleanfair)
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
importjava.util.concurrent.ExecutorService;
importjava.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.Semaphore;
/**
*DateTime:2015年1月1日下午6:41:01
*
*/
publicclassSemaPhore{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//线程池
ExecutorServiceexec=Executors.newCachedThreadPool();
//只能5个线程同时访问
finalSemaphoresemp=newSemaphore(5);
//模拟20个客户端访问
for(intindex=0;index<50;index++){
finalintNO=index;
Runnablerun=newRunnable(){
publicvoidrun(){
try{<spanid="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(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
};
exec.execute(run);
}
//退出线程池
exec.shutdown();
}
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