這是我們將要進(jìn)行的Java并發(fā)系列的第一部分。 具體來(lái)說(shuō)，我們將深入探討Java 1.5及更高版本中內(nèi)置的并發(fā)工具。 我們假設(shè)您對(duì)同步和易失性關(guān)鍵字有基本的了解。

第一篇文章將介紹信號(hào)量-特別是對(duì)信號(hào)量進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 信號(hào)量是用于限制對(duì)資源訪問(wèn)的經(jīng)常被誤解和使用不足的工具。 對(duì)于其他控制對(duì)資源的訪問(wèn)的方式，它們將被忽略。 但是信號(hào)量為我們提供了一個(gè)超越常規(guī)同步和其他工具所能提供的工具集的工具集。

那么什么是信號(hào)量？ 想到信號(hào)量的最簡(jiǎn)單方法是將其視為允許n個(gè)單位被獲取并提供獲取和釋放機(jī)制的抽象。 它安全地允許我們確保在給定的時(shí)間只有n個(gè)進(jìn)程可以訪問(wèn)特定資源 。

一切都很好，但是這將達(dá)到什么目的呢？ 好吧，這是一個(gè)示例，將有助于解釋其用法。 它使用位于1.5。中的java.util.concurrent包中精心設(shè)計(jì)的Semaphore類。

限制連接

也許我們有一個(gè)過(guò)程可以通過(guò)HTTP定期為我們下載資源。 我們不想向任何主機(jī)發(fā)送垃圾郵件，同時(shí)，我們想限制正在建立的連接數(shù)，因此我們不會(huì)耗盡允許的有限文件句柄或出站連接。 一種簡(jiǎn)單的方法是使用信號(hào)量：

public class ConnectionLimiter {private final Semaphore semaphore;private ConnectionLimiter(int maxConcurrentRequests) {semaphore = new Semaphore(maxConcurrentRequests);}public URLConnection acquire(URL url) throws InterruptedException,IOException {semaphore.acquire();return url.openConnection();}public void release(URLConnection conn) {try {/** ... clean up here*/} finally {semaphore.release();}} }

對(duì)于資源有限的問(wèn)題，這是一個(gè)很好的解決方案。 對(duì)acquire（）的調(diào)用將阻塞，直到獲得許可為止。 信號(hào)燈的優(yōu)點(diǎn)在于，它隱藏了管理訪問(wèn)控制，計(jì)算許可數(shù)以及確保正確的線程安全性的所有復(fù)雜性。

危險(xiǎn)性

與大多數(shù)鎖定或同步方法一樣，存在一些潛在問(wèn)題。

要記住的第一件事是， 始終釋放您獲得的東西 。 這是通過(guò)使用try..finally構(gòu)造完成的。

使用信號(hào)量時(shí)，還有其他不太明顯的問(wèn)題可能會(huì)降臨您。 以下課程顯示了死鎖，只有您中最幸運(yùn)的人才能避免。 您會(huì)注意到，獲得兩個(gè)信號(hào)量許可的兩個(gè)線程的執(zhí)行順序相反。 （為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，try..finally最終被省去了）。

public static void main(String[] args) throws Exception {Semaphore s1 = new Semaphore(1);Semaphore s2 = new Semaphore(1);Thread t = new Thread(new DoubleResourceGrabber(s1, s2));// now reverse them ... here comes trouble!Thread t2 = new Thread(new DoubleResourceGrabber(s2, s1));t.start();t2.start();t.join();t2.join();System.out.println("We got lucky!"); }private static class DoubleResourceGrabber implements Runnable {private Semaphore first;private Semaphore second;public DoubleResourceGrabber(Semaphore s1, Semaphore s2) {first = s1;second = s2;}public void run() {try {Thread t = Thread.currentThread();first.acquire();System.out.println(t + " acquired " + first);Thread.sleep(200); // demonstrate deadlocksecond.acquire();System.out.println(t + " acquired " + second);second.release();System.out.println(t + " released " + second);first.release();System.out.println(t + " released " + first);} catch (InterruptedException ex) {ex.printStackTrace();}} }

如果運(yùn)行此程序，則很有可能會(huì)掛起一個(gè)進(jìn)程。 鎖排序的問(wèn)題與Java中的常規(guī)互斥鎖或同步一樣，也適用于信號(hào)量。 在某些情況下，超時(shí)（請(qǐng)參閱本文后面的tryAcquire（）注釋）可用于防止死鎖導(dǎo)致進(jìn)程掛起，但是死鎖通常是可以避免的邏輯錯(cuò)誤的征兆。 如果您不熟悉死鎖，建議您仔細(xì)閱讀它們。 維基百科上有一篇關(guān)于死鎖的文章，該文章同樣適用于所有語(yǔ)言。

使用信號(hào)量（包括二進(jìn)制信號(hào)量，即互斥體）時(shí)應(yīng)注意的主要事項(xiàng)是：

• 獲取后不釋放（丟失的釋放調(diào)用或引發(fā)異常并且沒(méi)有finally塊）
• 長(zhǎng)時(shí)間保持信號(hào)量，導(dǎo)致線程饑餓
• 死鎖（如上所示）

有用的信號(hào)燈技巧

Java中Semaphores的一個(gè)有趣的特性是， 不必通過(guò)與Acquisition相同的線程來(lái)調(diào)用release 。 這意味著您可以具有一個(gè)線程限制器，該線程限制器可以通過(guò)調(diào)用acquire（）來(lái)基于信號(hào)量池或創(chuàng)建線程。 然后，正在運(yùn)行的線程可以在完成時(shí)釋放其自己的信號(hào)燈許可。 這是Java中普通互斥鎖所沒(méi)有的有用屬性。

另一個(gè)技巧是在運(yùn)行時(shí)增加許可數(shù)量 。 與您可能會(huì)猜到的相反，信號(hào)量中的許可數(shù)量不是固定的，并且即使未進(jìn)行相應(yīng)的acquire（）調(diào)用，對(duì)release（）的調(diào)用也會(huì)始終增加許可的數(shù)量。 請(qǐng)注意，如果在沒(méi)有進(jìn)行acquire（）的情況下錯(cuò)誤地調(diào)用release（） ，這也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。

最后，在Java的Semaphore中有一些有用的方法要熟悉。 方法AcquireInterruptible（）將獲取資源，如果資源被中斷，則重新嘗試。 這意味著沒(méi)有對(duì)InterruptedException的外部處理。 tryAcquire（）方法允許我們限制等待許可的時(shí)間-我們可以在沒(méi)有許可的情況下立即返回，也可以等待指定的超時(shí)時(shí)間。 如果您以某種方式知道了無(wú)法輕松修復(fù)或跟蹤的死鎖，則可以通過(guò)使用帶有適當(dāng)超時(shí)的tryAcquire（）來(lái)幫助防止鎖定進(jìn)程。

用途

計(jì)數(shù)信號(hào)量有哪些可能的用途？ 請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)：

• 限制對(duì)磁盤的并發(fā)訪問(wèn)（由于競(jìng)爭(zhēng)磁盤搜尋，這可能會(huì)降低性能）
• 線程創(chuàng)建限制
• JDBC連接池/限制
• 網(wǎng)絡(luò)連接限制
• 限制CPU或內(nèi)存密集型任務(wù)

當(dāng)然，信號(hào)量是訪問(wèn)控制和同步的一個(gè)很底層的構(gòu)建塊。 Java為我們提供了Java 1.5及更高版本中引入的大量并發(fā)機(jī)制和策略。 在接下來(lái)的文章中，我們將介紹一些更抽象的并發(fā)管理方法，包括執(zhí)行器，BlockingQueues，Barriers，Future以及一些新的并發(fā)Collection類。

您發(fā)現(xiàn)信號(hào)量有什么用途？ 通過(guò)發(fā)表評(píng)論讓我們知道–我們喜歡語(yǔ)音軟件。

參考： Java并發(fā)第1部分–來(lái)自我們的JCG合作伙伴的信號(hào)燈 ，在Carfey Software博客上 。

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翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2011/09/java-concurrency-tutorial-semaphores.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java并发教程–信号量的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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