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之前介绍的锁都是限制只有一个线程可以同时访问一个资源。
现实中,资源往往有多个,但每个同时只能被一个线程访问,比如,饭店的饭桌、火车上的卫生间。
有的单个资源即使可以被并发访问,但并发访问数多了可能影响性能,所以希望限制并发访问的线程数。
还有的情况,与软件的授权和计费有关,对不同等级的账户,限制不同的最大并发访问数。
信号量类Semaphore就是用来解决这类问题的,它可以限制对资源的并发访问数,它有两个构造方法:
public Semaphore(int permits)
public Semaphore(int permits, boolean fair)
fire表示公平,含义与之前介绍的是类似的,permits表示许可数量。
Semaphore的方法与锁是类似的,主要的方法有两类,获取许可和释放许可,主要方法有:
//阻塞获取许可
public void acquire() throws InterruptedException
//阻塞获取许可,不响应中断
public void acquireUninterruptibly()
//批量获取多个许可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException
public void acquireUninterruptibly(int permits)
//尝试获取
public boolean tryAcquire()
//限定等待时间获取
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
//释放许可
public void release()
我们看个简单的示例,限制并发访问的用户数不超过100,代码如下:
public class AccessControlService {
//自定义异常
public static class ConcurrentLimitException extends RuntimeException {
private static final long serialVersionUID = 1L;
}
//限制100个
private static final int MAX_PERMITS = 100;
private Semaphore permits = new Semaphore(MAX_PERMITS, true);
public boolean login(String name, String password) {
if (!permits.tryAcquire()) {
// 同时登录用户数超过限制
throw new ConcurrentLimitException();
}
// ..其他验证
return true;
}
//释放一个
public void logout(String name) {
permits.release();
}
}
需要说明的是,如果我们将permits的值设为1,你可能会认为它就变成了一般的锁,不过,它与一般的锁是不同的。一般锁只能由持有锁的线程释放,
而Semaphore表示的只是一个许可数,任意线程都可以调用其release方法。
主要的锁实现类ReentrantLock是可重入的,而Semaphore不是,每一次的acquire调用,即使是已经得到许可的,都会消耗一个许可,比如,看下面代码段:
Semaphore permits = new Semaphore(1);
permits.acquire();
permits.acquire();
System.out.println("acquired");
程序会阻塞在第二个acquire调用,永远都不会输出"acquired"。
信号量的基本原理比较简单,也是基于AQS实现的,permits表示共享的锁个数,acquire方法就是检查锁个数是否大于0,大于则减一,获取成功,否则就等待,release就是将锁个数加一,唤醒第一个等待的线程