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JUC回顾之-Semaphore底层实现和原理
1.控制并发线程数的Semaphore
Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，保证合理的使用公共资源。
线程可以通过acquire()方法来获取信号量的许可，当信号量中没有可用的许可的时候，线程阻塞，直到有可用的许可为止。线程可以通过release()方法释放它持有
的信号量的许可。
2.Semaphore的方法列表：
// 创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。Semaphore(int permits)// 创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。Semaphore(int permits, boolean fair)// 从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。void acquire()// 从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞，或者线程已被中断。void acquire(int permits)// 从此信号量中获取许可，在有可用的许可前将其阻塞。void acquireUninterruptibly()// 从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞。void acquireUninterruptibly(int permits)// 返回此信号量中当前可用的许可数。int availablePermits()// 获取并返回立即可用的所有许可。int drainPermits()// 返回一个 collection，包含可能等待获取的线程。protected Collection<Thread> getQueuedThreads()// 返回正在等待获取的线程的估计数目。int getQueueLength()// 查询是否有线程正在等待获取。boolean hasQueuedThreads()// 如果此信号量的公平设置为 true，则返回 true。boolean isFair()// 根据指定的缩减量减小可用许可的数目。protected void reducePermits(int reduction)// 释放一个许可，将其返回给信号量。void release()// 释放给定数目的许可，将其返回到信号量。void release(int permits)// 返回标识此信号量的字符串，以及信号量的状态。String toString()// 仅在调用时此信号量存在一个可用许可，才从信号量获取许可。boolean tryAcquire()// 仅在调用时此信号量中有给定数目的许可时，才从此信号量中获取这些许可。boolean tryAcquire(int permits)// 如果在给定的等待时间内此信号量有可用的所有许可，并且当前线程未被中断，则从此信号量获取给定数目的许可。boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)// 如果在给定的等待时间内，此信号量有可用的许可并且当前线程未被中断，则从此信号量获取一个许可。boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
3.Semaphore的内部结构
4.Semaphore的源码：
"公平信号量"和"非公平信号量"的区别
"公平信号量"和"非公平信号量"的释放信号量的机制是一样的！不同的是它们获取信号量的机制：线程在尝试获取信号量许可时，对于公平信号量而言，如果当前线程不在CLH队列的头部，则排队等候；而对于非公平信号量而言，无论当前线程是不是在CLH队列的头部，它都会直接获取信号量。该差异具体的体现在，它们的tryAcquireShared()函数的实现不同。
公平信号量tryAcquireShared源码如下：
/** * Fair version */ 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; } } }
非公平信号量tryAcquireShared源码如下：
/** * NonFair version */ 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); } }
实例：
public class SemaphoreTest { private static final int THREAD_COUNT = 10; private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT); // 创建10个许可，允许10个并发执行 private static Semaphore s = new Semaphore(5); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { s.acquire(); System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + " 保存数据"); Thread.sleep(2000); s.release(); System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + " 释放许可"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } executorService.shutdown(); }}
结果：10个线程保存数据，但是只允许5个线程并发的执行，当5个线程都保存完数据以后，释放许可，其他线程才能拿到许可继续保存数据，知道10个线程都保存完数据释放许可为止。
线程pool-1-thread-2 保存数据线程pool-1-thread-3 保存数据线程pool-1-thread-1 保存数据线程pool-1-thread-4 保存数据线程pool-1-thread-5 保存数据线程pool-1-thread-2 释放许可线程pool-1-thread-6 保存数据线程pool-1-thread-1 释放许可线程pool-1-thread-3 释放许可线程pool-1-thread-4 释放许可线程pool-1-thread-9 保存数据线程pool-1-thread-10 保存数据线程pool-1-thread-5 释放许可线程pool-1-thread-8 保存数据线程pool-1-thread-7 保存数据线程pool-1-thread-10 释放许可线程pool-1-thread-9 释放许可线程pool-1-thread-6 释放许可线程pool-1-thread-8 释放许可线程pool-1-thread-7 释放许可
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