当前位置: 首页 > news >正文

Semaphore 源码解读

一、Semaphore

Semaphore 通过设置一个固定数值的信号量,并发时线程通过 acquire() 获取一个信号量,如果能成功获得则可以继续执行,否则将阻塞等待,当某个线程使用 release() 释放一个信号量时,被阻塞的线程则可以被唤醒重新争抢信号量。根据该特征可以有效控制线程的并发数。

Semaphore 是如何控制并发的呢,本篇文章带领大家一起解读下 Semaphore 的源码。

在进行源码分析前,先回顾下 Semaphore 是如何使用的,例如下面一个案例:

public class Test {public static void main(String[] args) {Semaphore semaphore = new Semaphore(3);for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(() -> {try {semaphore.acquire();System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " 执行, 当前时间:" + LocalDateTime.now().toString());Thread.sleep(1000);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {semaphore.release();}}, String.valueOf(i)).start();}}
}

运行之后,可以看到下面日志:

在这里插入图片描述
可以看到每次都是 3 个并发。

在本专栏前面讲解 AQS 源码的时候提到 Semaphore 是基于 AQS 实现的,那是如何使用的 AQS 呢?

AQS 中,如果需要使用AQS的特征则需要子类根据使用的场景,重写下面方法:

//查询是否正在独占资源,condition会使用
boolean isHeldExclusively()	
//独占模式,尝试获取资源,成功则返回true,失败则返回false
boolean tryAcquire(int arg)
//独占模式,尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false
boolean tryRelease(int arg)
//共享模式,尝试获取资源,如果返回负数表示失败,否则表示成功。
int tryAcquireShared(int arg)
//共享模式,尝试释放资源,成功则返回true,失败则返回false。
boolean tryReleaseShared(int arg)

由于这里 Semaphore 的特性,所以下面我们只需关注共享模式下的几个方法即可。

说明:由于 Semaphore 的实现依赖于 AQS ,因此需要对 AQS 有一定的了解,不了解的小伙伴可以看下这篇对 AQS 源码分析的文章,和当前文章在同一专栏:

https://blog.csdn.net/qq_43692950/article/details/129367736

二、Semaphore 中 Sync、FairSync、NonfairSync

2.1 Sync、FairSync、NonfairSync

在声明 Semaphore 时,有两种方式,一种是使用只有一个 permits 参数的构造函数,一种则需要多增加一个 fair 参数:

new Semaphore(3);
new Semaphore(3, true);

当使用只有一个 permits 参数的构造函数声明时,则是创建了一个 NonfairSync 对象:

在这里插入图片描述

通过需要多增加一个 fair 参数的构造函数时,则可以根据传入的 fair 选择创建一个 FairSync 对象:

在这里插入图片描述

这里也不难理解 NonfairSyncFairSync 其实可以理解为 Semaphore 中的非公平锁和公平锁两种类型。

点到这两个类中,可以看到都继承自 Sync 类:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

Sync 类,则继承自 AQS

在这里插入图片描述
到这里,我们就可以寻找几个关键的方法,在AQS中共享模式下,两大关键的方法是交由子类进行实现的,分别是 tryAcquireShared 尝试获取资源,和 tryReleaseShared 尝试释放资源。

首先来看 tryAcquireShared 尝试获取资源:

通过 Sync 类的实现源码发现并没有重写 tryAcquireShared方法,那该方法肯定在下面的FairSyncNonfairSync 子类中,分别看下源码确实存在重写的方法:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.2 NonfairSync 下的 tryAcquireShared

这里先分析下 NonfairSynctryAcquireShared 实现逻辑,可以看到又调用了 nonfairTryAcquireShared 就是 Sync 类中的 nonfairTryAcquireShared ,从命名上可以分析出就是非公平锁的尝试获取资源的操作,直观就是非公平锁下获取锁的操作:

在这里插入图片描述

进入到 Sync 类中的 nonfairTryAcquireShared 方法中,可以明显看到一个自旋的操作,在循环中首先获取到 AQS 中的共享资源 state ,并对其进行 - acquires (默认为 1 ,后面会进行说明)操作,其实就是 -1 操作,如果减去的值小于 0 或者修改 state 成功,就返回当前减去的值,否则就自旋的方式再次重试:

在这里插入图片描述

上一步的操作主要做了什么目的呢,其实从 Sync 的构造方法就可以看出,创建 Semaphore 传递的 permits 参数被赋值给了 AQS 中的 state ,那此时 state 就记录的当前剩余信号量的大小,获取资源就要进行 -1 标识消耗了一个,最后将减去的值返回出去表示剩余的资源,如果信号量小于 0 了,则表示获取资源失败,直观就是获取锁失败。因为在 AQS 中对 tryAcquireShared 方法的判断是小于 0 时,进行线程的入列和挂起等待。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2.3 FairSync下的 tryAcquireShared

FairSync 类下的 tryAcquireShared 方法中,和前面 NonfairSync 类似,但不同的是,会首先进行 hasQueuedPredecessors 方法的判断:

在这里插入图片描述

下面进到 hasQueuedPredecessors 的方法中,可以看到是由 AQS 提供的方法,主要就是判断当前节点线程的前面是否还有等待的线程,因为 FairSync 实现的是公平锁的原则,如果当前线程前面还有等待线程,则获取锁资源也轮不到自个,让前面的老大先来,所以直接返回 -1 表示获取资源失败:

在这里插入图片描述

2.4 tryReleaseShared

到这里已经了解到了 tryAcquireShared尝试获取资源的逻辑,上面提到了两个重要方法,还有一个 tryReleaseShared 没有分析,还是首先看 Sync 类中是否有重写该方法:

通过源码可以看到,在 Sync 类中就已经对 tryReleaseShared 进行了重写,而 NonfairSyncFairSync 中都没有重写该方法,那释放资源就是走的 Sync 类下的 tryReleaseShared 方法:

在这里插入图片描述
在该方法同样使用了自旋,首先获取到 AQS 中的共享资源 state ,然后进行 + releases (默认情况下为 1 ,后面会说明),其实就是进行 +1 操作,并使用新的值修改 state ,如果修改失败的话则在自旋中继续修改,直到成功后返回 true ,表示释放资源成功。

看到这里就会发现获取资源和释放资源,无非就是对 AQS 中的共享资源 state 进行操作。理解了这两大核心的方法后,下面就可以看如何运用在 Semaphore 中的了。

三、semaphore.acquire()

通过 semaphore.acquire() 可以获取一个信号量,如果获取不到则阻塞等待,那semaphore.acquire() 主要做了什么呢?

下面点到该方法中,可以看到又调用了 sync.acquireSharedInterruptibly 方法,其实就是 AQS 中的 acquireSharedInterruptibly 方法,注意这里传递的参数为 1 ,对应上面括号中的说明:

在这里插入图片描述

AQSacquireSharedInterruptibly 方法中,首先会使用子类的 tryAcquireShared 方法获取资源,如果资源数小于 0 ,则认为获取失败,下面使用 doAcquireSharedInterruptibly 进行加入队列并挂起阻塞:

在这里插入图片描述

关于AQS如何加入队列和挂起,可以参考文章开始的链接中对 AQS 源码的解读。

四、semaphore.release()

上面在获取不到可用的资源时,则会被 AQS 挂起,因此这里还需要进行释放资源。

下面点到 semaphore.release() 方法中,可以看到又调用了 sync.releaseShared ,其实就是 AQS 中的 releaseShared 方法,注意这里参数默认为 1 ,对应上面括号中的说明:

在这里插入图片描述
AQSreleaseShared 方法中,会首先调用子类的 tryReleaseShared 释放资源,释放成功后,会使用 doReleaseShared 进行挂起线程的唤醒:

在这里插入图片描述

关于releaseShared方法的源码解读可以参考文章开始的链接中对 AQS 源码的解读。

三、总结

通过阅读 Semaphore的源码可以发现,大量依赖于 AQS 中提供的方法,如果有阅读过本专栏对 ReentrantLock 锁源码的分析,可以发现相似度极高,都是使用 AQS 所提供的的特征实现某些场景的应用。

相关文章:

Semaphore 源码解读

一、Semaphore Semaphore 通过设置一个固定数值的信号量&#xff0c;并发时线程通过 acquire() 获取一个信号量&#xff0c;如果能成功获得则可以继续执行&#xff0c;否则将阻塞等待&#xff0c;当某个线程使用 release() 释放一个信号量时&#xff0c;被阻塞的线程则可以被唤…...

RZ/G2L工业核心板U盘读写速率测试

1. 测试对象HD-G2L-IOT基于HD-G2L-CORE工业级核心板设计&#xff0c;双路千兆网口、双路CAN-bus、2路RS-232、2路RS-485、DSI、LCD、4G/5G、WiFi、CSI摄像头接口等&#xff0c;接口丰富&#xff0c;适用于工业现场应用需求&#xff0c;亦方便用户评估核心板及CPU的性能。HD-G2L…...

《SQL与数据库基础》18. MySQL管理

SQL - MySQL管理MySQL管理系统数据库常用工具mysqlmysqladminmysqlbinlogmysqlshowmysqldumpmysqlimportsource本文以 MySQL 为例 MySQL管理 系统数据库 Mysql数据库安装完成后&#xff0c;自带了以下四个数据库&#xff0c;具体作用如下&#xff1a; 数据库含义mysql存储My…...

达梦关系型数据库

达梦关系型数据库一、DM8 安装1. 安装包下载2. Docker 安装3. Linux 安装4. Windows 安装二、DM 管理工具三、命令行交互工具 DIsql四、DM8 SQL使用1. 创建模式2. 创建表3. 修改表4. 读写数据5. 查看库下所有的表名6. 查看表字段信息GitHub: link. 欢迎star国产自主研发的大型…...

Postgresql | 执行计划

SQL优化主要从三个角度进行&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;扫描方式&#xff1b; &#xff08;2&#xff09;连接方式&#xff1b; &#xff08;3&#xff09;连接顺序。 如果解决好这三方面的问题&#xff0c;那么这条SQL的执行效率就基本上是靠谱的。看懂SQL的执行计…...

Vue3之父子组件通过事件通信

前言 组件间传值的章节我们知道父组件给子组件传值的时候&#xff0c;使用v-bind的方式定义一个属性传值&#xff0c;子组件根据这个属性名去接收父组件的值&#xff0c;但是假如子组件想给父组件一些反馈呢&#xff1f;就不能使用这种方式来&#xff0c;而是使用事件的方式&a…...

在云服务器安装tomcat和mysql

将 linux 系统安装包解压到指定目录进入 bin 目录执行./startup.sh 命令启动服务器执行./shutdown.sh 关闭服务器在浏览器中访问虚拟机中的 tomcat ip端口具体操作入下解压tomcat压缩包解压&#xff0c;输入tom按table键自动补全tar -zxvf 启动tomcat进入bin目录在linux启动to…...

IO多路复用(select、poll、epoll网络编程)

目录一、高级IO相关1.1 同步通信和异步通信1.2 阻塞与非阻塞1.3 fcntl 函数二、五种IO模型2.1 阻塞式IO模型2.2 非阻塞式IO模型2.3 多路复用IO模型2.4 信号驱动式IO模型2.5 异步IO模型三、认识IO多路复用四、select4.1 认识select函数4.2 select函数原型4.3 select网络编程4.4 …...

Spark单机伪分布式环境搭建、完全分布式环境搭建、Spark-on-yarn模式搭建

搭建Spark需要先配置好scala环境。三种Spark环境搭建互不关联&#xff0c;都是从零开始搭建。如果将文章中的配置文件修改内容复制粘贴的话&#xff0c;所有配置文件添加的内容后面的注释记得删除&#xff0c;可能会报错。保险一点删除最好。Scala环境搭建上传安装包解压并重命…...

C++网络编程(一)本地socket通信

C网络编程(一) socket通信 前言 本次内容简单描述C网络通信中&#xff0c;采用socket连接客户端与服务器端的方法&#xff0c;以及过程中所涉及的函数概要与部分函数使用细节。记录本人C网络学习的过程。 网络通信的Socket socket,即“插座”,在网络中译作中文“套接字”,应…...

【Docker】Linux下Docker安装使用与Docker-compose的安装

【Docker】的安装与启动 sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 sudo yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo sudo yum install docker-cesudo systemctl enable dockersudo systemct…...

构造函数与普通函数,显式原型与隐式原型,原型与原型链

原型与原型链1 学前先了解一些概念1.1 构造函数和普通函数的区别1.1.1 调用方式1.1.2 函数中this的指向不同1.1.3 写法不同1.2 问题明确2 原型与原型链2.1 原型2.2 显式原型与隐式原型2.3 原型链3 原型链环形结构1 学前先了解一些概念 1.1 构造函数和普通函数的区别 构造函数…...

跨过社科院与杜兰大学金融管理硕士项目入学门槛,在金融世界里追逐成为更好的自己

没有人不想自己变得更优秀&#xff0c;在职的我们也是一样。当我们摸爬滚打在职场闯出一条路时&#xff0c;庆幸的是我们没有沉浸在当下&#xff0c;而是继续攻读硕士学位&#xff0c;在社科院与杜兰大学金融管理硕士项目汲取能量&#xff0c;在金融世界里追逐成为更好的自己。…...

macOS 13.3 Beta 3 (22E5236f)With OpenCore 0.9.1开发版 and winPE双引导分区原版镜像

原文地址&#xff1a;http://www.imacosx.cn/112494.html&#xff08;转载请注明出处&#xff09;镜像特点完全由黑果魏叔官方制作&#xff0c;针对各种机型进行默认配置&#xff0c;让黑苹果安装不再困难。系统镜像设置为双引导分区&#xff0c;全面去除clover引导分区&#x…...

InceptionTime 复现

下载数据集&#xff1a; https://www.cs.ucr.edu/~eamonn/time_series_data/ 挂梯子&#xff0c;开全局模式即可 配置环境 虚拟环境基于python3.9&#xff0c; tensorflow下载&#xff1a;pip install tensorflow&#xff0c;不需要tensorflow-gpu&#xff08;高版本python&…...

谷粒学院开发(二):教师管理模块

前后端分离开发 前端 html, css, js, jq 主要作用&#xff1a;数据显示 ajax后端 controller service mapper 主要作用&#xff1a;返回数据或操作数据 接口 讲师管理模块&#xff08;后端&#xff09; 准备工作 创建数据库&#xff0c;创建讲师数据库表 CREATE TABLE edu…...

2021牛客OI赛前集训营-提高组(第三场) T4扑克

2021牛客OI赛前集训营-提高组&#xff08;第三场&#xff09; 题目大意 小A和小B在玩扑克牌游戏&#xff0c;规则如下&#xff1a; 从一副52张牌&#xff08;没有大小王&#xff09;的扑克牌中随机发3张到每个玩家手上&#xff0c;每个玩家可以任意想象另外两张牌&#xff0…...

【OJ比赛日历】快周末了,不来一场比赛吗? #03.11-03.17 #12场

CompHub 实时聚合多平台的数据类(Kaggle、天池…)和OJ类(Leetcode、牛客…&#xff09;比赛。本账号同时会推送最新的比赛消息&#xff0c;欢迎关注&#xff01;更多比赛信息见 CompHub主页 或 点击文末阅读原文以下信息仅供参考&#xff0c;以比赛官网为准目录2023-03-11&…...

C++-说一说异常机制

C异常机制是一种处理程序错误的高级方法。当程序出现错误时&#xff0c;可以通过抛出异常来通知调用者进行处理&#xff0c;或者在异常对象被捕获之后终止程序执行。 异常处理语法 在C中&#xff0c;可以使用 throw 抛出异常&#xff0c; try-catch 处理异常&#xff0c;try块中…...

k8s CSI插件浅析

Kubernetes CSI (Container Storage Interface)插件是一种可插拔的存储插件&#xff0c;可以将外部存储系统的功能集成到Kubernetes集群中。它允许Kubernetes管理员动态地将外部存储系统映射到容器中&#xff0c;以满足应用程序对持久化存储的需求。 CSI插件基于一组规范定义的…...

UE5 学习系列(二)用户操作界面及介绍

这篇博客是 UE5 学习系列博客的第二篇&#xff0c;在第一篇的基础上展开这篇内容。博客参考的 B 站视频资料和第一篇的链接如下&#xff1a; 【Note】&#xff1a;如果你已经完成安装等操作&#xff0c;可以只执行第一篇博客中 2. 新建一个空白游戏项目 章节操作&#xff0c;重…...

Linux应用开发之网络套接字编程(实例篇)

服务端与客户端单连接 服务端代码 #include <sys/socket.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> …...

将对透视变换后的图像使用Otsu进行阈值化,来分离黑色和白色像素。这句话中的Otsu是什么意思?

Otsu 是一种自动阈值化方法&#xff0c;用于将图像分割为前景和背景。它通过最小化图像的类内方差或等价地最大化类间方差来选择最佳阈值。这种方法特别适用于图像的二值化处理&#xff0c;能够自动确定一个阈值&#xff0c;将图像中的像素分为黑色和白色两类。 Otsu 方法的原…...

苍穹外卖--缓存菜品

1.问题说明 用户端小程序展示的菜品数据都是通过查询数据库获得&#xff0c;如果用户端访问量比较大&#xff0c;数据库访问压力随之增大 2.实现思路 通过Redis来缓存菜品数据&#xff0c;减少数据库查询操作。 缓存逻辑分析&#xff1a; ①每个分类下的菜品保持一份缓存数据…...

C++ 基础特性深度解析

目录 引言 一、命名空间&#xff08;namespace&#xff09; C 中的命名空间​ 与 C 语言的对比​ 二、缺省参数​ C 中的缺省参数​ 与 C 语言的对比​ 三、引用&#xff08;reference&#xff09;​ C 中的引用​ 与 C 语言的对比​ 四、inline&#xff08;内联函数…...

第一篇:Agent2Agent (A2A) 协议——协作式人工智能的黎明

AI 领域的快速发展正在催生一个新时代&#xff0c;智能代理&#xff08;agents&#xff09;不再是孤立的个体&#xff0c;而是能够像一个数字团队一样协作。然而&#xff0c;当前 AI 生态系统的碎片化阻碍了这一愿景的实现&#xff0c;导致了“AI 巴别塔问题”——不同代理之间…...

【Web 进阶篇】优雅的接口设计:统一响应、全局异常处理与参数校验

系列回顾&#xff1a; 在上一篇中&#xff0c;我们成功地为应用集成了数据库&#xff0c;并使用 Spring Data JPA 实现了基本的 CRUD API。我们的应用现在能“记忆”数据了&#xff01;但是&#xff0c;如果你仔细审视那些 API&#xff0c;会发现它们还很“粗糙”&#xff1a;有…...

dify打造数据可视化图表

一、概述 在日常工作和学习中&#xff0c;我们经常需要和数据打交道。无论是分析报告、项目展示&#xff0c;还是简单的数据洞察&#xff0c;一个清晰直观的图表&#xff0c;往往能胜过千言万语。 一款能让数据可视化变得超级简单的 MCP Server&#xff0c;由蚂蚁集团 AntV 团队…...

管理学院权限管理系统开发总结

文章目录 &#x1f393; 管理学院权限管理系统开发总结 - 现代化Web应用实践之路&#x1f4dd; 项目概述&#x1f3d7;️ 技术架构设计后端技术栈前端技术栈 &#x1f4a1; 核心功能特性1. 用户管理模块2. 权限管理系统3. 统计报表功能4. 用户体验优化 &#x1f5c4;️ 数据库设…...

《C++ 模板》

目录 函数模板 类模板 非类型模板参数 模板特化 函数模板特化 类模板的特化 模板&#xff0c;就像一个模具&#xff0c;里面可以将不同类型的材料做成一个形状&#xff0c;其分为函数模板和类模板。 函数模板 函数模板可以简化函数重载的代码。格式&#xff1a;templa…...