信号量用于线程同步，互斥量用户保护资源的互斥访问。
信号量与互斥量的区别
- 互斥量用于线程的互斥，信号线用于线程的同步。
- 互斥量值只能为0/1，信号量值可以为非负整数。信号量可以实现多个同类资源的多线程互斥和同步。
- 互斥量的加锁和解锁必须由同一线程分别对应使用，信号量可以由一个线程释放，另一个线程得到。
信号量Semaphore
信号量是在多线程环境中，线程间传递信号的一种方式。
简单的Semaphore实现
public class Semaphore {
private boolean signal = false; //使用signal可以避免信号丢失
public synchronized void take() {
this.signal = true;
this.notify();
}
public synchronized void release() throws InterruptedException{
while(!this.signal) //使用while避免假唤醒
wait();
this.signal = false;
}
}
使用场景
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...
}
}
}
可计数的Semaphore
上面提到的Semaphore的简单实现并没有计算通过调用take方法所产生信号的数量。可以把它改造成具有计数功能的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
可以将上面的CountingSemaphore改造成一个信号数量有上限的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，当已经产生的信号数量达到了上限，take方法将阻塞新的信号产生请求，直到某个线程调用release方法后，被阻塞于take方法的线程才能传递自己的信号。
Java内置的Semaphore
java.util.concurrent包中有Semaphore的实现，可以设置参数，控制同时访问的个数。
下面的Demo中申明了一个只有5个许可的Semaphore，而有20个线程要访问这个资源，通过acquire()和release()获取和释放访问许可。
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 {
// 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();
System.out.println("-----------------" + semp.availablePermits());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
exec.execute(run);
}
exec.shutdown();
互斥量Mutex
互斥量：提供对资源的独占访问，只能为0/1，如果某一个资源同时只能允许一个访问者对其访问，可以使用互斥量控制线程对其访问。
互斥量实现：
public class Mutex {
private boolean isLocked = false;
public synchronized void lock() {
while(this.isLocked) //使用while可以避免线程 假唤醒
wait();
this.isLocked= true;
}
}
public synchronized void unlock() throws InterruptedException{
this.isLocked= false;
this.notify();
}
}
在Mutex中，我们添加了一个signal用于保存信号。
将互斥量当作锁来使用：
Mutex mutex = new Mutex();
mutex.lock();
...
//临界区
mutex.unlock();
互斥量的加锁和解锁必须由同一个线程分别对应使用。
