Java多线程 -- 信号量

本文介绍Java中的信号量概念及其实现资源管理的方法,并通过一个简单的多线程示例展示了如何利用信号量来控制资源的分配与回收。
Java线程:新特征-信号量
Java的信号量实际上是一个功能完毕的计数器,对控制一定资源的消费与回收有着很重要的意义,信号量常常用于多线程的代码中,并能监控有多少数目的线程等待获取资源,并且通过信号量可以得知可用资源的数目等等,这里总是在强调“数目”二字,但不能指出来有哪些在等待,哪些资源可用。
因此,本人认为,这个信号量类如果能返回数目,还能知道哪些对象在等待,哪些资源可使用,就非常完美了,仅仅拿到这些概括性的数字,对精确控制意义不是很大。目前还没想到更好的用法。
 
下面是一个简单例子:
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
import java.util.concurrent.Semaphore; 

/** 
* Java线程:新特征-信号量 

* @author chb 2009-11-5 13:44:45 
*/
 
public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
                MyPool myPool = new MyPool(20); 
                //创建线程池 
                ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); 
                MyThread t1 = new MyThread("任务A", myPool, 3); 
                MyThread t2 = new MyThread("任务B", myPool, 12); 
                MyThread t3 = new MyThread("任务C", myPool, 7); 
                //在线程池中执行任务 
                threadPool.execute(t1); 
                threadPool.execute(t2); 
                threadPool.execute(t3); 
                //关闭池 
                threadPool.shutdown(); 
        } 


/** 
* 一个池 
*/
 
class MyPool { 
        private Semaphore sp;     //池相关的信号量 

        /** 
         * 池的大小,这个大小会传递给信号量 
         * 
         * @param size 池的大小 
         */
 
        MyPool(int size) { 
                this.sp = new Semaphore(size); 
        } 

        public Semaphore getSp() { 
                return sp; 
        } 

        public void setSp(Semaphore sp) { 
                this.sp = sp; 
        } 


class MyThread extends Thread { 
        private String threadname;            //线程的名称 
        private MyPool pool;                     //自定义池 
        private int x;                               //申请信号量的大小 

        MyThread(String threadname, MyPool pool, int x) { 
                this.threadname = threadname; 
                this.pool = pool; 
                this.x = x; 
        } 

        public void run() { 
                try { 
                        //从此信号量获取给定数目的许可 
                        pool.getSp().acquire(x); 
                        //todo:也许这里可以做更复杂的业务 
                        System.out.println(threadname + "成功获取了" + x + "个许可!"); 
                } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace(); 
                } finally { 
                        //释放给定数目的许可,将其返回到信号量。 
                        pool.getSp().release(x); 
                        System.out.println(threadname + "释放了" + x + "个许可!"); 
                } 
        } 
}
 
任务B成功获取了12个许可! 
任务B释放了12个许可! 
任务A成功获取了3个许可! 
任务C成功获取了7个许可! 
任务C释放了7个许可! 
任务A释放了3个许可! 

Process finished with exit code 0
 
从结果可以看出,信号量仅仅是对池资源进行监控,但不保证线程的安全,因此,在使用时候,应该自己控制线程的安全访问池资源
Java 多线程编程中,信号量(Semaphore)是一种用于控制对共享资源访问的同步机制。它通过维护一定数量的许可(permits),决定线程是否可以继续执行。当线程尝试获取一个许可时,如果没有可用许可,则会被阻塞,直到其他线程释放许可[^3]。 ### 基本使用方式 Java 中的 `java.util.concurrent.Semaphore` 类提供了信号量的功能。以下是创建和使用信号量的基本步骤: 1. **初始化信号量**:构造函数接受两个参数,许可数量和是否公平策略。 2. **获取许可**:调用 `acquire()` 方法,如果当前有许可可用,则减少一个许可;否则线程进入等待状态。 3. **释放许可**:调用 `release()` 方法,将许可数量增加一。 ```java import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreExample { private static final int NUM_THREADS = 5; private static final int MAX_PERMITS = 2; public static void main(String[] args) { // 创建一个具有两个许可的信号量 Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_PERMITS); for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) { new Thread(() -> { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在尝试获取信号量"); semaphore.acquire(); // 获取信号量许可 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已获得信号量"); // 模拟工作时间 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } finally { semaphore.release(); // 释放信号量 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已释放信号量"); } }).start(); } } } ``` ### 使用场景 - **资源池管理**:例如数据库连接池,限制同时使用的连接数。 - **限流控制**:在高并发系统中,防止系统过载。 - **互斥锁替代品**:允许多个线程同时访问共享资源,但限制最大并发数。 ### 注意事项 - 信号量不保证线程安全的数据操作,仅控制访问数量。 - 应该始终在 `finally` 块中释放许可,以确保即使发生异常也能释放资源[^3]。 通过合理设置许可数量以及选择适当的获取与释放策略,可以有效地实现复杂的线程协作逻辑。
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