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控制併發執行緒數的Semaphore

簡介

Semaphore(訊號量)是用來控制同時訪問特定資源的執行緒數量,它通過協調各個執行緒,以保證合理的使用公共資源。很多年以來,我都覺得從字面上很難理解Semaphore所表達的含義,只能把它比作是控制流量的紅綠燈,比如XX馬路要限制流量,只允許同時有一百輛車在這條路上行使,其他的都必須在路口等待,所以前一百輛車會看到綠燈,可以開進這條馬路,後面的車會看到紅燈,不能駛入XX馬路,但是如果前一百輛中有五輛車已經離開了XX馬路,那麼後面就允許有5輛車駛入馬路,這個例子裡說的車就是執行緒,駛入馬路就表示執行緒在執行,離開馬路就表示執行緒執行完成,看見紅燈就表示執行緒被阻塞,不能執行。

應用場景

Semaphore可以用於做流量控制,特別公用資源有限的應用場景,比如資料庫連線。假如有一個需求,要讀取幾萬個檔案的資料,因為都是IO密集型任務,我們可以啟動幾十個執行緒併發的讀取,但是如果讀到記憶體後,還需要儲存到資料庫中,而資料庫的連線數只有10個,這時我們必須控制只有十個執行緒同時獲取資料庫連線儲存資料,否則會報錯無法獲取資料庫連線。這個時候,我們就可以使用Semaphore來做流控,程式碼如下:

public class SemaphoreTest {

	private static final int THREAD_COUNT = 30;

	private static ExecutorService threadPool = Executors
			.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

	private static Semaphore s = new Semaphore(10);

	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
			threadPool.execute(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					try {
						s.acquire();
						System.out.println("save data");
						s.release();
					} catch (InterruptedException e) {
					}
				}
			});
		}

		threadPool.shutdown();
	}
}

在程式碼中,雖然有30個執行緒在執行,但是隻允許10個併發的執行。Semaphore的構造方法Semaphore(int permits) 接受一個整型的數字,表示可用的許可證數量。Semaphore(10)表示允許10個執行緒獲取許可證,也就是最大併發數是10。Semaphore的用法也很簡單,首先執行緒使用Semaphore的acquire()獲取一個許可證,使用完之後呼叫release()歸還許可證。還可以用tryAcquire()方法嘗試獲取許可證。

其他方法

Semaphore還提供一些其他方法:

  • int availablePermits() :返回此訊號量中當前可用的許可證數。
  • int getQueueLength():返回正在等待獲取許可證的執行緒數。
  • boolean hasQueuedThreads() :是否有執行緒正在等待獲取許可證。
  • void reducePermits(int reduction) :減少reduction個許可證。是個protected方法。
  • Collection getQueuedThreads() :返回所有等待獲取許可證的執行緒集合。是個protected方法。