並發編程 Semaphore的使用和詳解

類Semaphore的基本使用

Semaphore的作用：限制線程並發的數量

課外話題【多線程的同步概念】：其實就是排着隊去執行一個任務，執行任務是一個一個的執行，這樣的優點是有助於程序邏輯的正確性，不會出現非線程安全問題，保證人系統功能的運行穩定。

Semaphore類結構圖：

1、類Semaphore的構造函數permits 是許可的意思，代表同一時間，最多允許permits執行acquire() 和release() 之間的代碼。
例如：

Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

表示同一時間內最多只允許1個線程執行 acquire()和release()之間的代碼。
2、方法acquire(n) 的功能是每調用1次此方法，就消耗掉n個許可。
3、方法release(n) 的功能是每調用1次此方法，就動態添加n個許可。
4、方法acquireUnnterruptibly()作用是是等待進入acquire() 方法的線程不允許被中斷。
5、方法availablePermits() 返回Semaphore對象中當前可以用的許可數。
6、方法drainPermits() 獲取並返回所有的許可個數，並且將可用的許可重置為0
7、方法 getQueueLength() 的作用是取得等待的許可的線程個數
8、方法 hasQueueThreads() 的作用是判斷有沒有線程在等待這個許可
9、公平和非公平信號量：
有些時候獲取許可的的順序與線程啟動的順序有關，這是的信號量就要分為公平和非公平的。所謂的公平信號量是獲得鎖的順序與線程啟動的順序有關，但不代表100%獲得信號量，僅僅是在概率上能保證，而非公平信號量就是無關的。
例如：

Semaphore semaphore = new Semaphore(1，false);

False：表示非公平信號量，即線程啟動的順序與調用semaphore.acquire() 的順序無關，也就是線程先啟動了並不代表先獲得 許可。
True：公平信號量，即線程啟動的順序與調用semaphore.acquire() 的順序有關，也就是先啟動的線程優先獲得許可。
10、方法tryAcquire() 的作用是嘗試獲取1個許可。如果獲取不到則返回false，通常與if語句結合使用，其具有無阻塞的特點。無阻塞的特點可以使不至於在同步處於一直持續等待的狀態。
11、方法tryAcquire(n) 的作用是嘗試獲取n個許可，如果獲取不到則返回false
12、方法tryAcquire(long timeout，TimeUnit unit)的作用是在指定的時間內嘗試獲取1個許可，如果獲取不到則返回false
13、方法tryAcquire(int permits，long timeout，TimeUnit unit) 的作用是在指定的時間內嘗試獲取n 個許可，如果獲取不到則返回false
14、多進路-多處理-多出路：允許多個線程同時處理任務
例如：

public class MyService {
    
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    
    public void testMethod(){
        try
        {
            semaphore.acquire();
            //synchronized (this) 
            //{
                //lock.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 開始時間："+System.currentTimeMillis());
                for(int i = 0; i < 10; i++){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"打印"+ (i+1)+"次");
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 結束時間： "+System.currentTimeMillis());
                //lock.unlock();
            //}
            
            semaphore.release();
        }
        catch(Exception e)
        {
            
        }
    }
}

運行的效果是多個線程同時進入。並且多個線程有幾乎同時執行完畢。

15、多進路-單處理-多出路：允許多個線程同時處理任務，但是順序卻是同步的，也就是阻塞的。所以也稱單處理。

例如：在代碼中加入ReentrantLock對象 ，或者使用synchronized 代碼塊，保存代碼的同步性

public class MyService {
    
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    
    public void testMethod(){
        try
        {
            semaphore.acquire();
            synchronized (this) 
            {
                //lock.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 開始時間："+System.currentTimeMillis());
                for(int i = 0; i < 10; i++){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"打印"+ (i+1)+"次");
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 結束時間： "+System.currentTimeMillis());
                //lock.unlock();
            }
            semaphore.release();
        }
        catch(Exception e)
        {    
        }
    }
}

1.2Exchanger的使用

作用：可以是2個線程之間傳輸數據

1、 方法exchange() 方法具有阻塞的特色，也就是此方法被調用后等待其他線程來取得數據，如果沒有，則一直等待。