Java并发工具 - 使用Semaphore实现线程同步

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发布于 2024-04-15 13:28:26

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Java中的并发工具之一是Semaphore（信号量），它可以用于实现线程之间的同步和互斥。下面将详细介绍Semaphore的概念、用法和示例，以帮助您理解如何使用Semaphore来实现线程同步。

Semaphore概述

Semaphore是一种计数信号量，它主要用于控制对共享资源的访问。它维护了一个计数器，该计数器表示可用的通路数量。当线程需要访问共享资源时，首先尝试获取一个信号量，如果信号量计数大于零，则允许访问该资源，并将信号量计数减一；否则，线程将被阻塞，直到有一个通路可用。当线程完成对共享资源的访问后，释放信号量，将信号量计数加一，以允许其他线程访问共享资源。

Semaphore常用的方法有两个：

acquire()：尝试获取一个通路，如果没有可用通路则阻塞线程。
release()：释放一个通路，增加信号量计数。

Semaphore可以用于以下情况：

控制对有限资源的并发访问：例如，数据库连接池中的连接数限制。
实现线程之间的顺序执行：通过设置Semaphore的初始计数为1，保证只有一个线程可以访问共享资源。

使用Semaphore实现线程同步示例

下面是一个使用Semaphore实现线程同步的示例，假设有5个线程需要同时访问某个共享资源，但最多只能允许2个线程访问：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    private static final int THREAD_COUNT = 5;
    private static final int MAX_PERMITS = 2;

    private static Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_PERMITS);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Worker(i));
            thread.start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {
        private int workerId;

        public Worker(int workerId) {
            this.workerId = workerId;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("Worker " + workerId + " is waiting...");
                semaphore.acquire();
                System.out.println("Worker " + workerId + " is accessing the shared resource.");
                Thread.sleep(2000); // 模拟访问共享资源的耗时操作
                System.out.println("Worker " + workerId + " has finished accessing the shared resource.");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        }
    }
}

在上述示例中，我们创建了5个Worker线程，每个线程都会尝试获取一个信号量通路（acquire方法），如果信号量计数为0，则线程将被阻塞。当线程成功获取到通路后，它会打印访问共享资源的消息，并模拟对共享资源的访问操作。访问完成后，线程会释放信号量通路（release方法），以便其他线程可以继续访问共享资源。

通过运行上述示例，您可以观察到只有两个线程同时访问共享资源，其他线程需要等待释放通路后才能访问。

使用Semaphore可以灵活控制线程之间的同步和互斥，使多个线程能够安全地访问共享资源，避免竞态条件和数据不一致的问题。但要注意，信号量的计数应根据实际需求进行适当的设置，以避免死锁或资源浪费的情况发生。

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原始发表：2024-04-03，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

semaphore