高并发（10）- 线程并发工具类-Semaphore

前言

上篇文章讲解了线程的并发工具类之CyclicBarrier，本文就来讲解Semaphore并发工具类
CyclicBarrier其实就是一个栅栏，需要等所有线程都到达栅栏才可以继续执行。
Semaphore则是类似于信号量，有一个固定数量的凭证，线程来了拿走一个，用完还回来，当没有凭证可使用的时候，就开始等待

什么是Semaphore

Semaphore就是一个信号量。必须是获取他的线程释放，通常用来现在某些资源访问数量的场景使用。

如上图所示，Semaphore定义了4个，当有线程进来时，需要通过acquire()方法取走一个凭证，当用完时，在通过release()方法将凭证返回。而当有多个线程涌进时，只有四个线程取到了凭证，其他的线程就需要等待其他线程release()返回凭证，然后执行。

就如同生活中，去饭店吃饭，只有四张桌子，所以同时只允许四波客人吃饭，如果同时来了五批客人，服务员会让四批客人就做（获取凭证），第五批客人则是等待，因为这时候没有座位了，也就是没有凭证了，需要等有桌客人离坐（释放凭证），然后招呼第五批客人入座（获取凭证）。

一个信号量有且仅有 3 种操作，且它们全部是原子的。
初始化、增加和减少。
增加可以为一个进程解除阻塞。
减少可以让一个进程进入阻塞。

Semaphore有什么用

Semaphore有两个目的，第一个目的是多个共享资源互斥使用，第二目的是并发线程数的控制

1.共享资源互斥使用

例如我给我个共享资源加上了Semaphore等于1，所以肯定只有一个线程可以来使用这个资源，这就达到了共享资源互斥使用，

2.并发线程数的控制

比如我们有个线程池，需要限定并发线程的数量，我们就可以使用Semaphore来指定并发数量，所有的线程进来时都要获取凭证，取不到则等待，这就达到了并发线程数的控制效果。

Semaphore的实现

构造方法

//创建指定长度的信号量，不公平的，
public Semaphore(int permits);
//创建指定长度的信号量，fair为true则是公平的
public Semaphore(int permits,boolean fair);

所谓的公平信号量是获得锁的顺序与调用semaphore.acquire（）的顺序有关，但不代表100%地获得信号量，仅仅是在概率上能得到保证。而非公平信号量就是无关的了。

Semaphore(int permits)构造方法是创建指定数量的信号量，属于不公平的信号量。

Semaphore(int permits,boolean fair);构造方法是创建指定数量的信号量，fair为true则是公平的信号量，否则相反。

普通方法

//获取一个平成
public void acquire();
//获取指定数量的凭证，在提供这些凭证前一直将线程阻塞。比如n=2，就相当于占用了两个凭证
public void acquire(int n);
//释放一个凭证
public void release();
//释放n个凭证
public void release(int n);
//当前可用的凭证数
public int availablePermits();;

代码实现

/*** @version 1.0* @Description SemaphoreDemo* @Author wb.yang* @Date 2020/4/3 7:21*/
public class SemaphoreDemo {
    /*** 创建指定长度信号量*/private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(2);/*** 工作线程*/public static class SubThread implements Runnable {
    @Overridepublic void run() {
    long id = Thread.currentThread().getId();try {
    System.out.println("Thread_" + id + "准备开始获取凭证");SEMAPHORE.acquire();System.out.println("Thread_" + id + "获取到凭证执行输出，剩余凭证：" + SEMAPHORE.availablePermits());Thread.sleep(1000);System.out.println("Thread_" + id + "准备开始返回凭证");SEMAPHORE.release();System.out.println("Thread_" + id + "返回凭证输出，剩余凭证：" + SEMAPHORE.availablePermits());} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();}}}public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i <= 3; i++) {
    Thread thread = new Thread(new SubThread());thread.start();}}}

从代码中看出，我们定义了两个信号量，然后我们有一个工作线程。先获取了凭证，然后在执行业务逻辑，最后返回凭证，打印凭证数量。然后启动了四个线程，来测试这个代码。

从代码结果可以看出，四个线程开始准备获取凭证，然后然后两个线程获取到了凭证，并且输出了剩余的凭证。然后剩下两个线程就在等待凭证，当哪两个线程执行完，释放了凭证，剩下的线程再去去获取凭证，然后执行之后的业务。