使用
在现实生活中我们经常遇到限流的情况，如一个电影院只有2个门，因此每次只能同时检2个人的票。而Semaphore就是Java中用来控制同时访问特定资源的线程数量
public class SemaphoreUseDemo {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
for (int i = 0; i < 8; i++) {
final int num = i;
Runnable runnable = () -> {
try {
semaphore.acquire();
System.out.println("no " + num + " check");
TimeUnit.SECONDS.sleep((long) Math.random() * 200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
semaphore.release();
System.out.println("---- " + "no " + num + " finish");
}
};
service.execute(runnable);
}
}
}
no 0 check
no 1 check
---- no 1 finish
no 2 check
---- no 2 finish
---- no 0 finish
no 3 check
---- no 3 finish
no 4 check
---- no 4 finish
no 6 check
---- no 6 finish
no 5 check
no 7 check
---- no 7 finish
---- no 5 finish
可以看到每次最多同时检票2人，检票完毕一个人才能接着检下一个人的票。
Semaphore是基于AQS实现的一个共享锁，是Java中一个线程同步的工具类
Semaphore在使用的时候会定义资源的总量permits，这个permits会被设置为AQS类中的state，state在不同的工具类中有不同的含义，在Semaphore中的含义如下
state>0时，可以获取锁，并将state-1，当state=0时，线程会被阻塞，等待其他线程释放锁。当释放锁时state+1，这样其他线程又能获得锁了。
当permits被定义为1时，Semaphore相当于互斥锁
源码解析
建议先看，AQS中相关的各种api我就不在介绍
《玩转并发：AQS有哪些作用？》
《玩转并发：CountDownLatch是如何控制线程并发执行顺序的？》
Semaphore的构造函数有如下两种，permits指定资源数，fair为true和公平锁，否则为非公平锁，默认是非公平锁，吞吐量较高
public Semaphore(int permits) {
sync = new NonfairSync(permits);
}
public Semaphore(int permits, boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}
Sync基于AbstractQueuedSynchronizer做了一些针对Semaphore的封装，如设置资源数量，获取资源数量，以及共享锁的释放
FairSync和NonfairSync的区别比较简单，只是在尝试获取锁这个方式上有区别（tryAcquireShared）
acquire获取资源
public void acquire() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
调用AQS中响应中断的共享锁即可，子类重写尝试获取锁的逻辑即可（tryAcquireShared）
我们来看一下公平锁和非公平锁尝试获取锁的逻辑有什么区别？
公平锁
// Semaphore.FairSync#tryAcquireShared
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
for (;;) {
// 阻塞队列中有数据，必须排队
if (hasQueuedPredecessors())
return -1;
int available = getState();
int remaining = available - acquires;
if (remaining < 0 ||
compareAndSetState(available, remaining))
return remaining;
}
}
非公平锁
非公平锁尝试获取锁的逻辑最终会调用到如下一个方法
// Semaphore.Sync#nonfairTryAcquireShared
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {
for (;;) {
int available = getState();
int remaining = available - acquires;
if (remaining < 0 ||
compareAndSetState(available, remaining))
return remaining;
}
}
可以看到并没有像公平锁一样先排队，而是直接尝试获取锁
FairSync：每次必须排队获取锁
NonfairSync：先利用CAS获取一下锁，当获取不到锁时，再排队获取锁
release释放资源
// Semaphore
public void release() {
sync.releaseShared(1);
}
// AbstractQueuedSynchronizer
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
// 释放成功，唤醒阻塞队列中的线程
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
子类重写尝试释放锁的逻辑
// Semaphore.Sync#tryReleaseShared
protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {
int current = getState();
int next = current + releases;
if (next < current) // overflow
throw new Error("Maximum permit count exceeded");
if (compareAndSetState(current, next))
return true;
}
}
利用cas对state值+1
参考博客
[1]https://mp.weixin.qq.com/s/ic1lX1G3kYvmztTgN0Yihg