Java高并发编程基础三大利器 - Semaphore

1. 什么是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, 以保证合理的使用公共资源。

比喻解释:

我们可以把Semaphore比作是控制流量的红绿灯。
eg:
XX马路要限制流量, 只允许同时有一百辆车在这条路上行使, 其他的都必须在路口等待。
如果前一百辆车看到绿灯, 可以开进这条马路;
后面的车会看到红灯, 不能驶入XX马路。
但是如果前一百辆中有五辆车已经离开了XX马路, 那么后面就允许有5辆车驶入马路。

这个例子里说的车就是线程
驶入马路就表示线程在执行
离开马路就表示线程执行完成
看见红灯就表示线程被阻塞, 不能执行

 

2. 实际例子

Semaphore机制是提供给线程抢占式获取许可，所以他可以实现公平或者非公平，类似于ReentrantLock。

说了这么多我们来个实际的例子看一看。

eg:
我们去停车场停车，停车场总共只有5个车位，
但是现在有8辆汽车来停车，剩下的3辆汽车要么等其他汽车开走后进行停车。

代码:

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
         // 初始化五个车位
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
        // 等所有车子
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(8);
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            int finalI = i;
            if (i == 5) {
                Thread.sleep(1000);
                new Thread(() -> {
                    stopCarNotWait(semaphore, finalI);
                    latch.countDown();
                }).start();
                continue;
            }
            new Thread(() -> {
                stopCarWait(semaphore, finalI);
                latch.countDown();
            }).start();
        }
        latch.await();
        log("总共还剩：" + semaphore.availablePermits() + "个车位");
    }

    private static void stopCarWait(Semaphore semaphore, int finalI) {
        String format = String.format("车牌号%d", finalI);
        try {
            semaphore.acquire(1);
            log(format + "找到车位了，去停车了");
            Thread.sleep(10000);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release(1);
            log(format + "开走了");
        }
    }

    private static void stopCarNotWait(Semaphore semaphore, int finalI) {
         String format = String.format("车牌号%d", finalI);
        try {
            if (semaphore.tryAcquire()) {
                log(format + "找到车位了，去停车了");
                Thread.sleep(10000);
                log(format + "开走了");
                semaphore.release();
            } else {
                log(format + "没有停车位了，不在这里等了去其他地方停车去了");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void log(String content) {
        // 格式化
        DateTimeFormatter fmTime = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        // 当前时间
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        System.out.println(now.format(fmTime) + "  "+content);
    }
}

运行结果:

2021-04-20 18:54:57 车牌号0找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:54:57 车牌号3找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:54:57 车牌号2找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:54:57 车牌号1找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:54:57 车牌号4找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:54:58 车牌号5没有停车位了，不在这里等了去其他地方停车去了
2021-04-20 18:55:07 车牌号7找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:55:07 车牌号6找到车位了，去停车了
2021-04-20 18:55:07 车牌号2开走了
2021-04-20 18:55:07 车牌号0开走了
2021-04-20 18:55:07 车牌号3开走了
2021-04-20 18:55:07 车牌号4开走了
2021-04-20 18:55:07 车牌号1开走了
2021-04-20 18:55:17 车牌号7开走了
2021-04-20 18:55:17 车牌号6开走了
2021-04-20 18:55:17 总共还剩：5个车位