java 线程间Semaphore的应用

这里是java中信号量的应用

简介
信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

一个计数信号量。从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。拿到信号量的线程可以进入代码，否则就等待。通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

概念
Semaphore分为单值和多值两种，前者只能被一个线程获得，后者可以被若干个线程获得。

以一个停车场运作为例。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进 入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又 离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。

更进一步，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数 值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。 当一个线程调用Wait（等待）操作时，它要么通过然后将信号量减一，要么一直等下去，直到信号量大于一或超时。Release（释放）实际上是在信号量 上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

在java中，还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。
JDK中定义如下：
Semaphore(int permits, boolean fair)
　　创建具有给定的许可数和给定的公平设置的Semaphore。

Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java并发库Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个 人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这 取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由 另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

 

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 线程池
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        // 只能5个线程同时访问
        final Semaphore semp = new Semaphore(5);
        // 模拟20个客户端访问
        for (int index = 0; index < 50; index++) {
            final int NO = index;
            Runnable run = new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        // 获取许可
                        semp.acquire();
                        System.out.println("Accessing: " + NO);
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        // 访问完后，释放
                        semp.release();
                        //availablePermits()指的是当前信号灯库中有多少个可以被使用
                        System.out.println("-----------------" + semp.availablePermits()); 
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            exec.execute(run);
        }
        // 退出线程池
        exec.shutdown();
    }
}

result:

Accessing: 0
Accessing: 3
Accessing: 2
Accessing: 1
Accessing: 4
-----------------1
Accessing: 5
-----------------1
Accessing: 6
-----------------1
Accessing: 8
-----------------1
Accessing: 7
-----------------1
Accessing: 9
-----------------1
Accessing: 10
-----------------1
Accessing: 11
-----------------1
Accessing: 12
-----------------1
Accessing: 13
-----------------1
Accessing: 14
-----------------1
Accessing: 15
-----------------1
Accessing: 16
-----------------1
Accessing: 17
-----------------1
Accessing: 18
-----------------1
Accessing: 19
-----------------1
Accessing: 20
-----------------1
Accessing: 21
-----------------1
Accessing: 22
-----------------1
Accessing: 23
-----------------1
Accessing: 24
-----------------1
Accessing: 25
-----------------1
Accessing: 26
-----------------1
Accessing: 27
-----------------1
Accessing: 28
-----------------1
Accessing: 29
-----------------1
Accessing: 30
-----------------1
Accessing: 31
-----------------1
Accessing: 32
-----------------1
Accessing: 33
-----------------1
Accessing: 34
-----------------1
Accessing: 35
-----------------1
Accessing: 36
-----------------1
Accessing: 37
-----------------1
Accessing: 38
-----------------1
Accessing: 39
-----------------1
Accessing: 40
-----------------1
Accessing: 41
-----------------1
Accessing: 42
-----------------1
Accessing: 43
-----------------1
Accessing: 44
-----------------1
Accessing: 45
-----------------1
Accessing: 46
-----------------1
Accessing: 47
-----------------1
Accessing: 48
-----------------1
Accessing: 49
-----------------1
-----------------2
-----------------3
-----------------4
-----------------5

摘录：http://www.cnblogs.com/linjiqin/archive/2013/07/25/3214676.html

public void acquire()
throws InterruptedException
从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。获取一个许可（如果提供了一个）并立即返回，将可用的许可数减 1。
如果没有可用的许可，则在发生以下两种情况之一前，禁止将当前线程用于线程安排目的并使其处于休眠状态：
某些其他线程调用此信号量的 release() 方法，并且当前线程是下一个要被分配许可的线程；或者
其他某些线程中断当前线程。
如果当前线程：
被此方法将其已中断状态设置为 on ；或者
在等待许可时被中断。
则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。
抛出：
InterruptedException - 如果当前线程被中断

public void release()
释放一个许可，将其返回给信号量。释放一个许可，将可用的许可数增加 1。如果任意线程试图获取许可，则选中一个线程并将刚刚释放的许可给予它。然后针对线程安排目的启用（或再启用）该线程。
不要求释放许可的线程必须通过调用 acquire() 来获取许可。通过应用程序中的编程约定来建立信号量的正确用法。

 

信号量的应用，等待某个事件：

            mSema = new Semaphore(0);

            try {
                mNvItemAccessor.init(new NvItemAccessorListener() {
                    public void onReady() {
                        LogExt.d(TAG, "mNvItemAccessor ready!");
                        mNvItemAccessorInitialized = true;
                        mSema.release(); //release 信号量+1
                    }
                });
                // block here to wait the initialization of NvItemAccessor.
                // TODO: NvItemAccessorListener should have API to notice error case. In the API we have to
                //       release the semaphore.
                mSema.tryAcquire(TELEPHONT_WAIT_TIME_OUT, TimeUnit.MILLISECONDS);