Java并发编程实战：信号量Semaphore的使用技巧与示例(Java并发编程实战：掌握Semaphore信号量的使用技巧与案例详解)

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ithorizon 6个月前 (10-19) 阅读数 23 #后端开发

Java并发编程实战：信号量Semaphore的使用技巧与示例

一、Semaphore简介

在Java并发编程中，Semaphore是一个非常有用的同步工具，它可以控制对共享资源的访问数量。Semaphore可以指定多个线程可以同时访问某个特定资源的数量，从而实现资源的并发访问控制。

二、Semaphore的核心方法

Semaphore类提供了以下核心方法：

void acquire()：从信号量中获取一个许可，如果当前没有许可，线程将阻塞直到有可用的许可。

void release()：释放一个许可，将其返回给信号量。

void acquire(int permits)：从信号量中获取指定数量的许可。

void release(int permits)：释放指定数量的许可。

三、Semaphore的使用场景

Semaphore适用于以下场景：

束缚对共享资源的访问数量，如数据库连接池、线程池等。

实现生产者-消费者模式。

控制线程同步，如实现多个线程间的协作。

四、Semaphore的使用技巧

以下是Semaphore的一些使用技巧：

初始化Semaphore时，指定许可数量。这个数量通常与共享资源的数量相同。

在获取许可之前，确保当前线程已经完成了必要的准备工作。

在释放许可之后，确保当前线程已经完成了对共享资源的操作。

使用try-catch-finally块确保在出现异常时，许大概够被正确释放。

避免在Semaphore上使用notify和wait方法，考虑到它们不会释放许可。

五、Semaphore示例

5.1 线程池示例

以下是一个使用Semaphore实现线程池的示例：


public class SemaphoreThreadPoolExecutor implements ExecutorService {
    private final Semaphore semaphore;
    private final ExecutorService executorService;
    public SemaphoreThreadPoolExecutor(int maxThreads) {
        this.semaphore = new Semaphore(maxThreads);
        this.executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    }
    @Override
    public void execute(Runnable command) {
        semaphore.acquire();
        executorService.submit(() -> {
            try {
                command.run();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        });
    }
    @Override
    public void shutdown() {
        executorService.shutdown();
    }
}

5.2 生产者-消费者模式示例

以下是一个使用Semaphore实现生产者-消费者模式的示例：


public class SemaphoreProducerConsumer {
    private final Semaphore itemSemaphore = new Semaphore(0);
    private final Semaphore spaceSemaphore = new Semaphore(10);
    private final LinkedList buffer = new LinkedList<>();
    public void produce() throws InterruptedException {
        spaceSemaphore.acquire();
        buffer.addFirst(new Random().nextInt(100));
        System.out.println("Produced: " + buffer.getFirst());
        itemSemaphore.release();
    }
    public void consume() throws InterruptedException {
        itemSemaphore.acquire();
        Integer item = buffer.removeFirst();
        System.out.println("Consumed: " + item);
        spaceSemaphore.release();
    }
}