java线程并发之信号量（Semaphore）
前面说到过锁和synchronized,现在说的同步机制信号量（Semaphore）是个什么概念呢。又有什么区别呢？
Lock和synchronized是锁的互斥，一个线程如果锁定了一资源，那么其它线程只能等待资源的释放。也就是一次只有一个线程执行，这到这个线程执行完毕或者unlock。而Semaphore可以控制多个线程同时对某个资源的访问。Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。当然单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。
信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作。也就是说Semaphore不一定是锁定某个资源，而是流程上的概念。比方说有A,B两个线程，B线程的操作可能要等A线程执行完毕之后才执行，这个任务 并不一定是锁定某一资源，还可以是进行一些计算或者数据处理之类，它们也许并不访问共享变量，只是逻辑上的先后顺序。
java中计数信号量（Semaphore）维护着一个许可集。调用acquire()获取一个许可，release()释放一个许可。 在java中，还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java并发库Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数。
下面是一个代码例子:
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
for (int index = 0; index < 20; index++) {
final int NO = index;
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire();
System.out.println("Accessing:" + NO);
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
semaphore.release();
System.out.println("------------------" + semaphore.availablePermits());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace(); }
}
};
executorService.execute(runnable);
} executorService.shutdown();
}
我们现在知道线程同步的方式有synchronized,volatile,Lock,Semaphore等等。
使用信号量解决死锁问题
public class BadLockTest {
protected Object obj1 = new Object();
protected Object obj2 = new Object();
protected ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
protected Task1 test1=new Task1();
protected Task2 test2=new Task2();
public static void main(String[] args) {
BadLockTest test = new BadLockTest();
for(int i=0;i<50;i++){
test.test1.setCount(i);
test.test2.setCount(i);
test.executorService.execute(test.test1); test.executorService.execute(test.test2);
} }
class Task1 implements Runnable {
public int count;
public void setCount(int count){
this.count=count; }
@Override
public void run() {
synchronized (obj1) {
System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count);
synchronized (obj2) {
System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count);
}
}
} }
class Task2 implements Runnable {
public int count;
public void setCount(int count){
this.count=count;
}
@Override
public void run() {
synchronized (obj2) {
System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count);
synchronized (obj1) {
System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count);
}
}
}
}}
得到结果:
task1得到obj1对象锁1
task1得到obj1对象锁1
可从结果就知道已经发生了死锁。
信号量可以控制资源能被多少线程访问，这里我们指定只能被一个线程访问，就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间，我们可以根据这个超时时间，去做一个额外处理。
对于无法成功获取的情况，一般就是重复尝试，或指定尝试的次数，也可以马上退出。
public class BadLockTest {
protected ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
protected Task1 test1=new Task1();
protected Task2 test2=new Task2();
protected Semaphore s1=new Semaphore(1);
protected Semaphore s2=new Semaphore(1);
public static void main(String[] args) {
BadLockTest test = new BadLockTest();
for(int i=0;i<50;i++){
test.test1.setCount(i);
test.test2.setCount(i);
test.executorService.execute(test.test1);
test.executorService.execute(test.test2);
}
}
class Task1 implements Runnable {
public int count;
public void setCount(int count){
this.count=count; }
@Override
public void run() {
try {
if(s2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count);
if(s1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count);
}
}
s2.release();
s1.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class Task2 implements Runnable {
public int count;
public void setCount(int count){
this.count=count; }
@Override
public void run() {
// synchronized (obj2) {
try {
if(s1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println("task2得到obj1对象锁"+count);
if(s2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){
System.out.println("task2得到obj2对象锁"+count);
}
}
s1.release();
s2.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}}
结果:
task1得到obj2对象锁49
task2得到obj2对象锁49
