本篇文章将介绍Semaphore和Exchanger这两个并发工具类。

Semaphore信号量(英语：Semaphore)又称为信号标，是一个同步对象，用于保持在0至指定最大值之间的一个计数值。当线程完成一次对该semaphore对象的等待(wait)时，该计数值减一；当线程完成一次对semaphore对象的释放(release)时，计数值加一。当计数值为0，则线程等待该semaphore对象不再能成功直至该semaphore对象变成signaled状态。semaphore对象的计数值大于0，为signaled状态；计数值等于0，为nonsignaled状态.

semaphore对象适用于控制一个仅支持有限个用户的共享资源，是一种不需要使用忙碌等待(busy waiting)的方法。 ----取自维基百科

Semaphore思想在分布式中也有应用，分布式限流就是典型的案例。现在举个小例子来使用Semaphore

案例

在等公交时，遇到人多的时候经常需要排队或者挤进去。

解决方案

利用Semaphore初始化5个许可，每次只能有5个玩家进入，当有玩家退出时，其他玩家才能进入。

先介绍下Semaphore的构造函数和一些方法吧。

Semaphore构造函数public Semaphore(int permits)；public Semaphore(int permits, boolean fair)；

第一个参数permits表示初始化的许可数量，第二个参数表示是否是公平的。使用Semaphore(int permits)构造函数时，默认使用非公平的

Semaphore常用方法public void acquire()；public void release()；

acquire方法取得许可，release方法表示释放许可。注：如果多次调用release方法，会增加许可。例如，初始化许可为0，这时调用了两个release方法，Semaphore的许可便会变成2

这两个是最常用的方法，其他的还有acquire相关的方法tryAcquire和acquireUninterruptibly这里就不介绍了。

代码

玩家类

定义一个实现Runnable接口的玩家类public class Player implements Runnable{    private String playerName;    private Semaphore semaphore;    public Player(String playerName, Semaphore semaphore) {        this.playerName = playerName;        this.semaphore = semaphore;

}    @Override

public void run() {        try {

semaphore.acquire();

System.out.println(playerName+"进入，时间:"+LocalTime.now());

Thread.sleep((long) (3000 * Math.random()));

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

System.out.println(playerName+"退出");

semaphore.release();

}

}

}

通过构造函数Player传入玩家名称和Semaphore对象，run方法中先调用acquire方法取得许可，然后睡眠随机时间，最后在finally中调用release方法释放许可。

测试类

先来使用非公平的看看效果，使用非公平的就好比平时的挤公交，谁先在车门口谁先进。如下图(来源于网络)

现在来看看测试代码public static void main(String[] args) throws IOException {

Semaphore semaphore = new Semaphore(5);    //Semaphore semaphore = new Semaphore(5,true);

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();    //模拟100个玩家排队

for (int i = 0; i

service.submit(new Player("玩家"+i,semaphore));

}    //关闭线程池

service.shutdown();    //判断线程池是否中断，没有则循环查看当前排队总人数

while (!service.isTerminated()){

System.out.println("当前排队总人数:"+semaphore.getQueueLength());        try {

Thread.sleep(5000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

如果要切换成公平方式只需将上面初始化Semaphore改为下面的代码即可Semaphore semaphore = new Semaphore(5,true);

Exchanger

Exchanger主要用于线程间的数据交换。 它提供了一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换数据。

这里写了个两个线程互相交换数据的简单例子，下面ExchangerRunnable在run方法中调用exchange方法将自己的数据传过去。public class ExchangerRunnable implements Runnable {    private Object data;    private String name;    private Exchanger exchanger;    public ExchangerRunnable(String name, Exchanger exchanger, Object data) {        this.exchanger = exchanger;        this.name = name;        this.data = data;

}    public void run() {        try {

Object previous = this.data;            this.data = this.exchanger.exchange(previous);

System.out.println("名称:" + name + " 之前数据：" + previous + " ,交换之后数据：" + this.data);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

接下来看看测试代码public class Case {    private static final Exchanger exchanger = new Exchanger();    private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);    public static void main(String[] args) {

service.submit(new ExchangerRunnable("1", exchanger, "A"));

service.submit(new ExchangerRunnable("2", exchanger, "B"));

service.shutdown();

}

}

定义了只包含两个线程的线程池，然后创建提交两个ExchangerRunnable的类线程名称为1的原始数据时A

线程名称为2的原始数据时B

运行测试代码，会得到如下结果名称:2 之前数据：B ,交换之后数据：A名称:1 之前数据：A ,交换之后数据：B

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作者： 云枭zd

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