信號(hào)量用于線程同步，互斥量用戶保護(hù)資源的互斥訪問(wèn)。
信號(hào)量與互斥量的區(qū)別
- 互斥量用于線程的互斥，信號(hào)線用于線程的同步。
- 互斥量值只能為0/1，信號(hào)量值可以為非負(fù)整數(shù)。信號(hào)量可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)同類資源的多線程互斥和同步。
- 互斥量的加鎖和解鎖必須由同一線程分別對(duì)應(yīng)使用，信號(hào)量可以由一個(gè)線程釋放，另一個(gè)線程得到。
信號(hào)量Semaphore
信號(hào)量是在多線程環(huán)境中，線程間傳遞信號(hào)的一種方式。
簡(jiǎn)單的Semaphore實(shí)現(xiàn)
public class Semaphore {
private boolean signal = false; //使用signal可以避免信號(hào)丟失
public synchronized void take() {
this.signal = true;
this.notify();
}
public synchronized void release() throws InterruptedException{
while(!this.signal) //使用while避免假喚醒
wait();
this.signal = false;
}
}
使用場(chǎng)景
Semaphore semaphore = new Semaphore();
SendingThread sender = new SendingThread(semaphore)；
ReceivingThread receiver = new ReceivingThread(semaphore);
receiver.start();
sender.start();
public class SendingThread {
Semaphore semaphore = null;
public SendingThread(Semaphore semaphore){
this.semaphore = semaphore;
}
public void run(){
while(true){
//do something, then signal
this.semaphore.take();
}
}
}
public class RecevingThread {
Semaphore semaphore = null;
public ReceivingThread(Semaphore semaphore){
this.semaphore = semaphore;
}
public void run(){
while(true){
this.semaphore.release();
//receive signal, then do something...
}
}
}
可計(jì)數(shù)的Semaphore
上面提到的Semaphore的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)并沒(méi)有計(jì)算通過(guò)調(diào)用take方法所產(chǎn)生信號(hào)的數(shù)量?？梢园阉脑斐删哂杏?jì)數(shù)功能的Semaphore。
public class CountingSemaphore {
private int signals = 0;
public synchronized void take() {
this.signals++;
this.notify();
}
public synchronized void release() throws InterruptedException{
while(this.signals == 0)
wait();
this.signals--;
}
}
有上限的Semaphore
可以將上面的CountingSemaphore改造成一個(gè)信號(hào)數(shù)量有上限的BoundedSemaphore
public class BoundedSemaphore {
private int signals = 0;
private int bound = 0;
public BoundedSemaphore(int upperBound){
this.bound = upperBound;
}
public synchronized void take() throws InterruptedException{
while(this.signals == bound)
wait();
this.signals++;
this.notify();
}
public synchronized void release() throws InterruptedException{
while(this.signals == 0)
wait();
this.signals--;
this.notify();
}
}
在BoundedSemaphore中，當(dāng)已經(jīng)產(chǎn)生的信號(hào)數(shù)量達(dá)到了上限，take方法將阻塞新的信號(hào)產(chǎn)生請(qǐng)求，直到某個(gè)線程調(diào)用release方法后，被阻塞于take方法的線程才能傳遞自己的信號(hào)。
Java內(nèi)置的Semaphore
java.util.concurrent包中有Semaphore的實(shí)現(xiàn)，可以設(shè)置參數(shù)，控制同時(shí)訪問(wèn)的個(gè)數(shù)。
下面的Demo中申明了一個(gè)只有5個(gè)許可的Semaphore，而有20個(gè)線程要訪問(wèn)這個(gè)資源，通過(guò)acquire()和release()獲取和釋放訪問(wèn)許可。
final Semaphore semp = new Semaphore(5);
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (int index = 0; index < 20; index++) {
final int NO = index;
Runnable run = new Runnable() {
public void run() {
try {
// 獲取許可
semp.acquire();
System.out.println("Accessing: " + NO);
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
// 訪問(wèn)完后，釋放
semp.release();
System.out.println("-----------------" + semp.availablePermits());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
exec.execute(run);
}
exec.shutdown();
互斥量Mutex
互斥量：提供對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)，只能為0/1，如果某一個(gè)資源同時(shí)只能允許一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)其訪問(wèn)，可以使用互斥量控制線程對(duì)其訪問(wèn)。
互斥量實(shí)現(xiàn)：
public class Mutex {
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock() {
while(this.isLocked) //使用while可以避免線程 假喚醒
wait();
this.isLocked= true;
}
}
public synchronized void unlock() throws InterruptedException{
this.isLocked= false;
this.notify();
}
}
在Mutex中，我們添加了一個(gè)signal用于保存信號(hào)。
將互斥量當(dāng)作鎖來(lái)使用：
Mutex mutex = new Mutex();
mutex.lock();
...
//臨界區(qū)
mutex.unlock();
互斥量的加鎖和解鎖必須由同一個(gè)線程分別對(duì)應(yīng)使用。
