자바 병렬 프로 그래 밍 Semaphore 의 응용 및 원본 분석

What
Semaphore 표지 신 호 량, 지 정 된 수량의 라인 이 특정한 자원 에 동시에 접근 할 수 있 도록 합 니 다
How
다음 두 부 를 통 해 신 호 량 을 실현 합 니 다.

acquire 방법 은 접근 허가 (허 가 를 받 지 못 하면 스 레 드 석방 허가 가 있어 허 가 를 받 을 때 까지 기다린다)

release 접근 허가 석방

응용 장면

특정한 자원 탱크 제한 을 실현 하고 데이터 베이스 연결 탱크

와 유사 하 다.

용기 에 경 계 를 가 한다. 예 를 들 어 하나의 집합 에 최대 5 개의 요소 만 추가 할 수 있다

자원 동시 방문 수량 제한

일반적인 자물쇠 로 사용 (신 호 량 이 1 일 경우 일반적인 자물쇠 신 호 량 이 1 일 때 공유 자물쇠 보다 많 음)

Semaphore 코드 예시

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreDemo implements Runnable {
     

    Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

    public static void main(String[] args) {
     
        SemaphoreDemo semaphoreDemo = new SemaphoreDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
     
            Thread thread = new Thread(semaphoreDemo);
            thread.start();
        }
    }

    @Override
    public void run() {
     
        try {
     
            //       （        ，     ，                 ）
            semaphore.acquire();
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + ", " + Thread.currentThread().getName() + ",     ！");
            //       
            semaphore.release();
        } catch (InterruptedException e) {
     
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

예 를 들 어 10 개의 스 레 드 가 신 호 량 이 5 인 자원 을 경쟁 적 으로 사용 하지만 매번 5 개의 스 레 드 만 허 가 를 받 고 다른 스 레 드 는 허 가 를 받 은 스 레 드 방출 허 가 를 기 다 려 야 허 가 를 받 을 수 있다.
Semaphore 소스 코드 분석
관건 적 인 방법 은 다음 과 같다.

구조 방법: new Semaphore (5);

획득 허가: semaphore. acquire ();

석방 허가: semaphore. release ();

이어서 우 리 는 이 세 가지 방법 에 착안 하여 소스 코드 분석 을 진행 할 것 이다.
1. 구조 방법: new Semaphore (5)

    public Semaphore(int permits) {
     
        sync = new NonfairSync(permits);
    }
 
    public Semaphore(int permits, boolean fair) {
     
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

기본 구조 방법 은 불공 정 공유 자물쇠 로 구조 적 매개 변수 fair 를 통 해 공평 하거나 불공 정 한 것 을 선택 할 수 있 습 니 다. ReentantLock 과 유사 합 니 다.
2. 획득 허가: semaphore. acquire ()

    public void acquire() throws InterruptedException {
     
        //      AQS     
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }

AQS acquireSharedInterruptibly 방법 을 호출 합 니 다.

    public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
     
        if (Thread.interrupted()) {
     
            throw new InterruptedException();
        }
        if (tryAcquireShared(arg) < 0) {
     
            doAcquireSharedInterruptibly(arg);
        }
    }

그 중에서 tryAcquireShared Sync 실현 에 의존 하고 Semaphore 에 AQS 의 Sync 실현 클래스 가 있 습 니 다. 방법 은 다음 과 같 습 니 다.

        //        
        protected int tryAcquireShared(int acquires) {
     
            for (; ; ) {
     
                //             -1
                if (hasQueuedPredecessors())
                    return -1;
                int available = getState(); //       
                int remaining = available - acquires; //       

                if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining))
                    //        
                    return remaining;
            }
        }

이것 은 FairSync 의 try AcquireShared 방법 으로 NonfairSync 에서 hasQueuedPredecessors() 판단 이 없고 나머지 는 같다.
방법 에서 알 수 있 듯 이 최종 적 으로 돌아 온 것 은 남 은 허가 수량 으로 다음 과 같은 몇 가지 상황 이 있다.

남 은 허가 수량 < 0 이 있 으 면 doAcquireSharedInterruptibly 방법 을 실행 하여 스 레 드 를 자전 적 으로 기다 리 게 합 니 다. 여 기 는 다른 스 레 드 가 허 가 를 내 린 후에 스 레 드 가 깨 어 나 서 얻 으 려 고 시도 합 니 다

    private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
       
        //         
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
       
            for (; ; ) {
        //   
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
        //           AQS         AQS          
                    int r = tryAcquireShared(arg); //        
                    if (r >= 0) {
       
                        setHeadAndPropagate(node, r); //     
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                //            
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                        parkAndCheckInterrupt()) {
       
                    throw new InterruptedException();
                }
            }
        } finally {
       
            if (failed) {
       
                cancelAcquire(node); //           
            }
        }
    }

그렇지 않 으 면 허가 수량 을 받 고 계속 정상적으로 집행 하 며 막 히 지 않 는 다

3. 석방 허가: semaphore. release ()

    public void release() {
     
        sync.releaseShared(1);
    }

마찬가지 로 AQS releaseShared 방법 을 호출 했 습 니 다. 코드 를 보 세 요.

    public final boolean releaseShared(int arg) {
     
        //   AQS    tryReleaseShared
        if (tryReleaseShared(arg)) {
     
            //          
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

tryReleaseShared 하위 클래스 동기 화 에 의 해 이 루어 집 니 다. 코드 는 다음 과 같 습 니 다.

        protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {
     
            for (; ; ) {
     
                int current = getState(); //         
                int next = current + releases; //         +         
                if (next < current)  // overflow        
                    throw new Error("Maximum permit count exceeded");
                if (compareAndSetState(current, next)) // CAS          
                    return true;
            }
        }

석방 허가 성공 시 AQS doReleaseShared 방법 을 계속 호출 하여 후속 노드 를 깨 우 면 허 가 를 얻 을 수 있 습 니 다.

    private void doReleaseShared() {
     
        for (; ; ) {
      //     
            Node h = head;
            //                  
            if (h != null && h != tail) {
     
                int ws = h.waitStatus;
                if (ws == Node.SIGNAL) {
     
                    //   status 0
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) {
     
                        continue; //     
                    }
                    //          
                    unparkSuccessor(h);
                } else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) {
      //
                    continue; //        
                }
            }
            if (h == head) {
     
                break;
            }
        }
    }

총결산
Semaphore 는 신 호 량 을 저장 하기 위해 AQS 동기 화 상 태 를 사용 합 니 다.acquireSharedInterruptibly 계수 (허가 획득) 를 줄 일 수 있 습 니 다. 계수 가 비정 상 일 때 스 레 드 를 막 습 니 다. 그렇지 않 으 면 스 레 드 releaseShared 방법 이 계수 (허가 방출) 를 증가 시 키 고 신 호 량 제한 을 초과 하지 않 을 때 스 레 드 의 차단 을 해제 합 니 다 (허 가 를 받 은 스 레 드).

이 내용에 흥미가 있습니까?

현재 기사가 여러분의 문제를 해결하지 못하는 경우 AI 엔진은 머신러닝 분석(스마트 모델이 방금 만들어져 부정확한 경우가 있을 수 있음)을 통해 가장 유사한 기사를 추천합니다:

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