Semaphore

Semaphore(信号量)是一个线程同步工具，主要用于在一个时刻允许多个线程对共享内容进行并行操作的场景，比如限流。它需要多个线程获取访问共享资源的许可证。

Semaphore内部处理逻辑

  • 创建Semaphore，规定许可证数量
  • 线程申请许可证，判断是否有许可证，没有则阻塞，有则进行执行（tryAcquire方法不会阻塞）
  • 许可证数量减少，线程操作共享资源，操作完释放许可证
  • 许可证数量增加，回到第二部
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public static void main(String[] args) {
    
    LoginService loginService = new LoginService(MAX_PLAYER);
    // 最多只允许10个人登录，开启20个线程测试
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        new Thread(() -> {
            if (loginService.login(Thread.currentThread().getName())) {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                loginService.logout(Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
    }

}

class LoginService {

    Semaphore semaphore;

    public LoginService(int max) {
        this.semaphore = new Semaphore(max, true);
    }

    public boolean login(String name) {

        if (semaphore.tryAcquire()) { // 非阻塞，第一次进不来，就永远进不来
            System.out.println(name + " login success");
            return true;
        }
        System.out.println(name + " login failed");
        return false;
    }

    public void maxLogin(String name) throws InterruptedException {
        semaphore.acquire(); // 阻塞，永远都可以进来
        System.out.println(name + " login success");
    }

    public void logout(String name) {
        semaphore.release();
        System.out.println(name + " login failed");
    }
}

Semaphore的主要方法

public Semaphore(int permits)：构造方法，传入许可证数量
public Semaphore(int permits, boolean fair)：构造方法，传入许可证数量，并规定是否为公平同步器
tryAcquire()：尝试获取许可证，并立即返回结果，非阻塞方法
tryAcquire(long timeout, Timeunit unit)：增加超时参数，阻塞方法
tryAcquire(int permits)：获取对应数量的许可证，可用数量小于或者总数量小于获取数量都返回false
acquire()：获取一个许可证，该方法会阻塞线程，直到获取到许可证
acquire(int permits)：获取对应数量的许可证，并阻塞，一定要很小心使用这个方法
release()：释放许可证。该方法使用也要注意，只有保证了正确并非抛出异常的情况下获取到了许可证，才能释放，
release(int permits)：释放指定数量的许可证
int availablePermits()：当前Semaphore还有多少许可证

总结

Semaphore并发工具类提供了一个很方便的操作共享资源的方法，如果许可证数量为1时，可以将它当成一个锁来使用。但是，该方法只能保证对共享资源的并发访问控制，对于共享资源的临界区以及线程安全性，Semaphore并不会提供任何保证。