Semaphore源码分析

2017-08-15

Semaphore信号量底层也是使用AQS(参考ReentrantLock源码解读)来进行锁的互斥。
基本使用如下:

Semaphore semp = new Semaphore(2, fasle);
//若被别的线程通过中断唤醒了, 那么就直接抛出异常
public void acquire();
//若被别的线程通过中断唤醒了, 那么将中断再放到本线程里退出
public void acquireUninterruptibly()
//尝试获取锁, 若获取不到就直接退出
public boolean tryAcquire()
//再unit内等待获取锁, 获取不到就直接抛出异常
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException

//释放一个锁。
public void release()

Semaphore构造函数中, 2代表获取锁的并发, false代表非公平锁。信号量Semaphore的用户是限制访问的并发, 最大只能两个线程获取锁, 别的线程线程获取时都只能等着。statue最大为2, 代表可剩余的锁个数

锁类型	介绍
ReentrantLock	互斥可重入锁, 获取锁并发为1, 谁获取锁谁可以执行, 否则阻塞
CountDownLatch	共享锁, 类似n个钥匙一起才能打开一个锁, 打开之后会唤醒所有阻塞的线程再一起执行
ReentrantReadWriteLock	有读锁和写锁同时构成, 读锁之间共享锁, 写锁——读锁会互斥
Semaphore	不是可重入锁，并发控制所, 允许同时只有n个线程可以访问, 别的线程只能阻塞, 仅当一个线程释放锁才能唤醒另外一个阻塞的线程

acquire获取过程

锁获取与其他几个AQS获取过程一样:

 public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
        //如果为0， 就说明获取到了，不为0， 则说明没有获取到
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

首先该线程是否有中断信号, 若有的话,直接退出
尝试获取锁, 若获取到了, 那么就回退

否则通过调用CountDownLatch源码解读doAcquireSharedInterruptibly()将自己加入等待队列。
唯一的区别就是Semaphore调用自己实现的tryAcquireShared来尝试获取锁。

protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    for (;;) {
        if (hasQueuedPredecessors()) //首先检查是否有别的线程比当前登的时间更长
            return -1;
        int available = getState();
        int remaining = available - acquires;
        if (remaining < 0 ||
            compareAndSetState(available, remaining))
            return remaining;
    }
}

示例展示的是公平锁锁, 做了如下检查:

检查是否已经有线程在排队, 若有的话, 那么获取锁失败(体现先来后到的原则)
若没有线程在排队, 那么尝试获取acquires, 若state大于remaining个, 那么获取成果获取锁, 否则获取锁失败。
我们需要知道, Semaphore调用的doAcquireSharedInterruptibly来进入阻塞队列排队, 本身设置为SHRAD模式, 若别的线程将本线程唤醒后, 本线程也会把唤醒信号分享给后续阻塞线程, 然后大家一起去竞争锁。

释放锁release

释放锁会调用releaseShared:

public final boolean releaseShared(int arg) {
     //如果status彻底为0， 那么就说明可以唤醒await()了
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

在tryReleaseShared将锁还给state(默认+1), 使用了for(;;)为了一定的释放成功才可以退出, 释放成功了, 尝试去调用doReleaseShared(具体参考CountDownLatch源码解读)来继续唤醒新的head节点。

总结

Semaphore信号量可以限制并发访问的次数, 使用起来也比较简单; 也分公平锁和费公平锁, 与ReentrantLock讲解的概念一样。