Java信号量模型实际应用手册(Java信号量模型实战应用指南)

原创

ithorizon 6个月前 (10-19) 阅读数 43 #后端开发

Java信号量模型实际应用手册

一、Java信号量模型概述

Java信号量（Semaphore）是一种用于控制多个线程对共享资源访问的同步机制。在并发编程中，信号量可以用来约束对某个特定资源的访问数量，从而避免资源竞争和死锁问题。本文将详细介绍Java信号量模型在实际应用中的实战技巧。

二、Java信号量的基本用法

Java信号量核心由Semaphore类实现，以下是一个易懂的示例：


import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreExample {
    private static final int MAX_THREADS = 5;
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_THREADS);
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " entered");
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " released");
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

三、Java信号量模型在实际应用中的场景

以下是Java信号量模型在实际应用中的几个典型场景：

1. 约束线程数量

在实际项目中，我们大概会遇到需要约束线程数量的场景，例如：约束同时访问数据库的线程数量，以避免数据库过载。

2. 实现生产者消费者模式

在实现生产者消费者模式时，可以使用信号量来控制生产者和消费者的同步。

3. 线程池管理

在创建线程池时，可以使用信号量来控制线程池中线程的数量。

四、Java信号量模型实战应用案例

1. 约束线程数量案例

以下是一个使用信号量约束线程数量的案例：


import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreLimitExample {
    private static final int MAX_THREADS = 5;
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_THREADS);
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " entered");
                    // 执行任务
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " released");
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

2. 实现生产者消费者模式案例

以下是一个使用信号量实现生产者消费者模式的案例：


import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
public class ProducerConsumerExample {
    private static final int MAX_THREADS = 5;
    private static Semaphore producerSemaphore = new Semaphore(1);
    private static Semaphore consumerSemaphore = new Semaphore(0);
    private static ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
    static class Producer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            try {
                producerSemaphore.acquire();
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    queue.put(i);
                    System.out.println("Produced: " + i);
                    Thread.sleep(1000);
                }
                consumerSemaphore.release();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    static class Consumer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            try {
                consumerSemaphore.acquire();
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    Integer item = queue.take();
                    System.out.println("Consumed: " + item);
                    Thread.sleep(1000);
                }
                producerSemaphore.release();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Producer().start();
        new Consumer().start();
    }
}

3. 线程池管理案例

以下是一个使用信号量管理线程池的案例：


import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class SemaphoreThreadPoolExample {
    private static final int MAX_THREADS = 5;
    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_THREADS);
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(MAX_THREADS);
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " entered");
                    // 执行任务
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " released");
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }
}