java並發之同步輔助類semaphore

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semaphore(sem??f?r)含義：

訊號量就是可以聲明多把鎖（包括一把鎖：此時為互斥訊號量）。
舉個例子：一個房間如果只能容納5個人，多出來的人必須在門外面等著。如何去做呢？一個解決辦法就是：房間外面掛著五把鑰匙，每進去一個人就取走一把鑰匙，沒有鑰匙的不能進入該房間而是在外面等待。每出來一個人就把鑰匙放回原處以方便別人再次進入。

常用方法
acquire():擷取訊號量，訊號量內部計數器減1
release():釋放訊號量，訊號量內部計數器加1
tryAcquire():這個方法試圖擷取訊號量，如果能夠擷取返回true，否則返回false
訊號量控制的線程數量在聲明時確定。例如：
Semphore s = new Semphore(2);
一個例子
實現一個功能：一個列印佇列，被三台印表機列印

package semaphore;import java.util.concurrent.Semaphore;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class PrintQueue {    //訊號量private Semaphore semaphore;//是否空閑印表機private boolean freePrinters[];private Lock lockPrinters;public PrintQueue(){    //初始化三個訊號    semaphore=new Semaphore(3);    //三台空閑印表機    freePrinters=new boolean[3];    for (int i=0; i<3; i++){        freePrinters[i]=true;    }    lockPrinters=new ReentrantLock();}public void printJob (Object document){    try {        //擷取訊號量        semaphore.acquire();        int assignedPrinter=getPrinter();        Long duration=(long)(Math.random()*10);        System.out.printf("%s: PrintQueue: Printing a Job in Printer %d during %d seconds\n",Thread.currentThread().getName(),assignedPrinter,duration);        TimeUnit.SECONDS.sleep(duration);        freePrinters[assignedPrinter]=true;    } catch (InterruptedException e) {        e.printStackTrace();    } finally {        // Free the semaphore        semaphore.release();                }}private int getPrinter() {    int ret=-1;    try {        lockPrinters.lock();        for (int i=0; i<freePrinters.length; i++) {            if (freePrinters[i]){                ret=i;                freePrinters[i]=false;                break;            }        }    } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();    } finally {        lockPrinters.unlock();    }    return ret;}}

聲明一個Job類，使用列印佇列：

package semaphore;public class Job implements Runnable {     private PrintQueue printQueue;      public Job(PrintQueue printQueue){          this.printQueue=printQueue;     }      @Override      public void run() {         System.out.printf("%s: Going to print a job\n",Thread.currentThread().getName());         printQueue.printJob(new Object());         System.out.printf("%s: The document has been printed\n",Thread.currentThread().getName());             }}

測試：

package semaphore;public class MainCmd {    public static void main (String args[]){    PrintQueue printQueue=new PrintQueue();    //啟動12個列印線程    Thread thread[]=new Thread[12];    for (int i=0; i<12; i++){        thread[i]=new Thread(new Job(printQueue),"Thread "+i);    }    for (int i=0; i<12; i++){        thread[i].start();    }}}

需要注意的地方
1、對於訊號量聲明的臨界區，雖然可以控制線程訪問的數量，但是不能保證代碼塊之間是安全執行緒的。所以上面的例子在方法printJob()方法裡面使用了鎖保證資料安全性。
2、訊號量也涉及到公平性問題。和鎖公平性一樣，這裡預設是非公平的。可以通過構造器顯示聲明鎖的公平性。
public Semaphore(int permits, boolean fair)

應用情境
流量控制，即控制能夠訪問的最大線程數。

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