影落离风

The shadow falls away from the wind

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Semaphore信号量模拟去网吧上网吃鸡的过程

简介

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。

这样说可能也比较晕,我就把它用去网吧上网来理解:比如现在有一个网吧有20台电脑,同时最多只能有20个人使用。但是因为这个网吧是王某聪开的,所以现在来了100多个人上网。没机子后,剩下的人也耐心的在这里等着。大家看到机子已经坐满了,都在旁边等着瞪着大眼看别人吃鸡,不时还在吐槽“这么有钱的富家公子,居然开这么小的网吧,鄙视他!!”;这句话也可以这样理解“这么有钱的公司,居然买这么小的服务器,看吧,这么大的并发你同时承受不了了吧,还要我来处理限流”。哈哈哈,这里的每一台电脑,就是一个线程了,现在这些等着上机的人就属于被阻塞了。每有一个人下机,他就可以立即去上机,执行了。

Semaphore是计数信号量。Semaphore管理一系列许可证。每个acquire方法阻塞,直到有一个许可证可以获得然后拿走一个许可证;每个release方法增加一个许可证,这可能会释放一个阻塞的acquire方法。然而,其实并没有实际的许可证这个对象,Semaphore只是维持了一个可获得许可证的数量。

acquire()方法 获取许可,即客户上机

release()方法 归还许可,即客户下机

应用场景

常用于限制可以访问某些资源的线程数量,例如通过 Semaphore 限流、限制数据库连接。

代码如下

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import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
* 网吧
*
* @author MinWeikai
* @date 2020/6/9 18:13
*/
@Slf4j
public class Cybercafe {

/**
* 电脑数量-可容纳并发
*/
private static int computerCount = 5;

/**
* 客户数量-最大并发
*/
private static int customerCount = 8;

/**
* 电脑
* computerCount 表示有{@value customerCount}台电脑,即最大并发为{@value customerCount}
*/
private static Semaphore computer = new Semaphore(computerCount);


public static void main(String[] args) {
customerUseComputer();
}

/**
* 客户使用电脑,当电脑不够用时则客户阻塞等待有电脑空余,
* 电脑空余时则客户立即上机。当没有客户上机时则网吧下班
*/
private static void customerUseComputer() {

for (int i = 0; i < customerCount; i++) {
//客户上机
Thread customer = new Thread(() -> {
try {
Thread thread = Thread.currentThread();
String name = thread.getName();

//客户使用,锁定电脑
computer.acquire();
log.info("客户[{}]使用电脑[吃鸡]----开始", name);
Thread.sleep(new Random().nextInt(20) * 1000);
log.info("客户[{}]使用电脑[吃鸡]----结束", name);
//客户使用完,释放电脑
computer.release();

int free = computer.availablePermits();
log.info("空余电脑[{}]", free);
//空余电脑数=总电脑数,网吧下班
if (free == computerCount) {
log.info("无人使用电脑,空余电脑[{}],网吧关门下班", free);
}
} catch (InterruptedException e) {
log.error("客户使用电脑失败", e);
}
});
customer.start();
}
}
}

执行结果

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先是可容纳最大并发执行5个线程,剩余3个线程阻塞,等待某个线程执行完成,被阻塞线程进入执行。

其他方法

  • int availablePermits() :返回此信号量中当前可用的许可证数。
  • int getQueueLength():返回正在等待获取许可证的线程数。
  • boolean hasQueuedThreads() :是否有线程正在等待获取许可证。
  • void reducePermits(int reduction) :减少reduction个许可证。是个protected方法。
  • Collection getQueuedThreads() :返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。

资料