信号量Semaphore

一、Semaphore是什么？

Semaphore,俗称信号量，它是操作系统中PV操作的原语在java中实现。

基于AbstractQueuedSynchronizer实现！

Semaphore的功能非常强大，大小为1的信号量就类似于互斥锁，通过同时只能有一个线程获取信号量来实现。

大小为n（n>0）的信号量可以实现限流的功能，它可以实现只能有n个线程同时获取信号量。

二、PV操作是什么？

PV操作是操作系统一种实现进程互斥与同步的有效方法。

PV操作与信号量（S）的处理有关，P表示通过的意思，V表示释放的意思

用PV操作来管理共享资源时，首先要确保PV操作自身执行的正确性。

P操作的主要动作：

S减1;

若S减1后仍大于或等于0，则进程继续执行；

若S减1后小于0，则该进程被阻塞后放入等待该信号量的等待队列中。

V操作的主要动作：

S加1；

若相加后结果大于0，则进程继续执行；

若相加后结果小于或等于0，则从该信号量等待队列中释放一个等待进程。

三、Semaphore的使用场景

可以用于做流量控制，特别是公用资源有限的应用场景！

四、Semaphore的使用方式

Sempahore常用方法说明

1. acquire()
获取一个信号量资源，在获取到信号量资源前或者被其他线程调用中断之前线程一直处于阻塞状态.
2. acquire(int permits)
与acquire()方法不同的是，获取permits个信号量.
3. acquireUninterruptibly()
获取一个信号量资源，在获取到信号量资源之前线程一直处于阻塞状态(忽略中断).
4. tryAcquire()
尝试获取信号量资源，返回获取信号量成功或者失败，不阻塞线程.
5. availablePermits()
返回可用的信号量数量

6. release() 
释放信号量资源，唤醒一个获取信号量不成功的阻塞线程. 
7. hasQueuedThreads() 
等待队列里是否还存在等待线程. 
8. getQueueLength() 
获取等待队列里阻塞的线程数. 
9. drainPermits() 
清空信号量把可用信号量数量置为0，返回清空的信号量数量

Sempahore使用示例

以停车为示例：

代码中 new Semaphore(10)表示10个停车位

package com.chenly.semaphore;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 信号量
 * @author: chenly
 * @date: 2022-11-08 15:52
 * @description:
 * @version: 1.0
 */
public class Park {

    static Semaphore s = new Semaphore(10);
    private static final SimpleDateFormat FORMATTER = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
  
    public static void main(String[] args) {
        for(int i = 0; i < 100; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    if(s.availablePermits()==0){
                        System.out.println(FORMATTER.format(new Date())+":"+Thread.currentThread().getName() + "车位不足");
                    }
                    System.out.println(FORMATTER.format(new Date())+":"+Thread.currentThread().getName() + "等待入停车库");
                    s.acquire();
                    int i1 = new Random().nextInt(10);

                    System.out.println(FORMATTER.format(new Date())+":"+Thread.currentThread().getName() + "停" + i1 + "秒" );
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(i1);
                    System.out.println(FORMATTER.format(new Date())+":"+Thread.currentThread().getName() + "停车完毕，出停车库");
                    s.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, i+"号车").start();
        }
    }
}