Semaphore是将要介绍的第三个并发工具类,用于限制访问某个公共资源的线程数量。它底层依托于AQS的实现,采用一个许可证permits来限制访问的线程的数量,只有获取许可证的线程才可访问该资源。假如只允许10个线程同时访问该资源,那就设置10个permits,如果10个permits都被占用,那么其他线程只能等待,直到有些permits被释放。下面看看它的源码实现。
源码分析
Semaphore只有一个成员变量sync,它的类型是Semaphore的一个内部类,继承于AQS。这点有点类似于ReentrantLock的实现,不同点在于ReentrantLock使用的是AQS的独占模式,而Semaphore使用的是它的共享模式。与ReentrantLock相同的是,Semaphore也提供了公平锁和非公平锁两个版本可供选择。下面看一下Sync的源码:
1 | /** |
可以看到所谓的许可证permits,即是AQS中的state。主要提供了获取锁,释放锁,减少permits数量及清空permits的方法。它有两个实现类,对应公平锁和非公平锁的实现。源码如下:
公平锁
1 | /** |
非公平锁
1 | /** |
公平锁和非公平锁在实现上其实就是公平锁多了一个校验,判断它是否存在前置节点,如果存在的话,则不允许获取锁。在功能上,公平锁可以有效遏制线程饥饿现象;而非公平锁有更大的吞吐率。使用时可以根据需求选择,当然我们都会选择非公平锁,默认实现也是非公平的。
下面看看它的构造函数。Semaphore有两个构造函数,源码如下:
1 | /** |
主要是指定许可证permits的数量,第二个构造函数可以选择是否使用公平锁。
下面看一看Semaphore的逻辑实现,Semaphore是一个典型的代理实现,它底层的所有实现都是委托给内部类Sync,最终依托于AQS共享模式的实现。它的方法主要分为两类,获取锁和释放锁还有一些用于监控的辅助方法。本文并不想介绍AQS的内部实现,因此这些方法就没法详细分析,这里只对它的公有方法进行简单列举。若对AQS感兴趣,可以看一下笔者的另一篇博客浅析AbstractQueuedSynchronizer。
获取锁:
1 | public void acquire() throws InterruptedException |
尝试获取一次锁:
1 | public boolean tryAcquire() |
释放锁:
1 | public void release() |
其他重要方法:
1 | // 返回可用许可证数目 |
使用示例
下面是笔者在Semaphore的注释示例中抠出的代码,从这段代码中我们看看Semaphore的用法。代码如下:
1 | class Pool { |
这是一段简单的demo代码,可能并不能实现某项功能,但从中我们可以分析出Semaphore该如何使用。上面这段代码中items可以视为一类资源,比如连接池。示例假如有100个资源,并且采用的是公平锁来防止线程饥饿。getItem方法用于获取资源,putItem用于释放资源,我们看到在每次获取资源时,都需要通过Semaphore获取个许可证;释放时也需要同时将这个许可证释放,以便供后续线程调用。当然示例中将获取资源,释放资源的操作委托给了另外两个方法,并通过一个布尔变量标识资源是否已经被获取。
结束语
Semaphore就介绍到这里了,事实上这些工具类我们用到的地方并不多,就是使用也是用来设计其他的并发类。但是翻看源码可以让我了解大神的设计思想,也是一件乐事。