線程同步工具（一）控制并發通路資源

這個指南，你将學習怎樣使用java語言提供的semaphore機制。semaphore是一個控制通路多個共享資源的計數器。

semaphore的内容是由edsger dijkstra引入并在 theos作業系統上第一次使用。

當一個線程想要通路某個共享資源，首先，它必須獲得semaphore。如果semaphore的内部計數器的值大于0，那麼semaphore減少計數器的值并允許通路共享的資源。計數器的值大于0表示，有可以自由使用的資源，是以線程可以通路并使用它們。

另一種情況，如果semaphore的計數器的值等于0，那麼semaphore讓線程進入休眠狀态一直到計數器大于0。計數器的值等于0表示全部的共享資源都正被線程們使用，是以此線程想要通路就必須等到某個資源成為自由的。

當線程使用完共享資源時，他必須放出semaphore為了讓其他線程可以通路共享資源。這個操作會增加semaphore的内部計數器的值。

在這個指南裡，你将學習如何使用semaphore類來實作一種比較特殊的semaphores種類，稱為binary semaphores。這個semaphores種類保護通路共享資源的獨特性，是以semaphore的内部計數器的值隻能是1或者0。為了展示如何使用它，你将要實作一個printqueue類來讓并發任務列印它們的任務。這個printqueue類會受到binary semaphore的保護，是以每次隻能有一個線程可以列印。

準備

指南中的例子是使用eclipse ide 來實作的。如果你使用eclipse 或者其他的ide，例如netbeans, 打開并建立一個新的java任務。

怎麼做呢<b>…</b>

按照這些步驟來實作下面的例子：

它是怎麼工作的…

這個例子的關鍵是printqueue類的printjob()方法。此方法展示了3個你必須遵守的步驟當你使用semaphore來實作critical section時，并保護共享資源的通路：

1. 首先， 你要調用acquire()方法獲得semaphore。

2. 然後， 對共享資源做出必要的操作。

3. 最後， 調用release()方法來釋放semaphore。

另一個重點是printqueue類的構造方法和初始化semaphore對象。你傳遞值1作為此構造方法的參數，那麼你就建立了一個binary semaphore。初始值為1，就保護了通路一個共享資源，在例子中是print queue。

當你開始10個threads，當你開始10個threads時，那麼第一個獲得semaphore的得到critical section的通路權。剩下的線程都會被semaphore阻塞直到那個獲得semaphore的線程釋放它。當這情況發生，semaphore在等待的線程中選擇一個并給予它通路critical section的通路權。全部的任務都會列印文檔，隻是一個接一個的執行。

更多…

semaphore類有另2個版本的 acquire() 方法：

acquireuninterruptibly()：acquire()方法是當semaphore的内部計數器的值為0時，阻塞線程直到semaphore被釋放。在阻塞期間，線程可能會被中斷，然後此方法抛出interruptedexception異常。而此版本的acquire方法會忽略線程的中斷而且不會抛出任何異常。

tryacquire()：此方法會嘗試擷取semaphore。如果成功，傳回true。如果不成功，傳回false值，并不會被阻塞和等待semaphore的釋放。接下來是你的任務用傳回的值執行正确的行動。

semaphores的公平性

fairness的内容是指全java語言的所有類中，那些可以阻塞多個線程并等待同步資源釋放的類（例如，semaphore)。預設情況下是非公平模式。在這個模式中，當同步資源釋放，就會從等待的線程中任意選擇一個獲得資源，但是這種選擇沒有任何标準。而公平模式可以改變這個行為并強制選擇等待最久時間的線程。

随着其他類的出現，semaphore類的構造函數容許第二個參數。這個參數必需是 boolean 值。如果你給的是 false 值，那麼建立的semaphore就會在非公平模式下運作。如果你不使用這個參數，是跟給false值一樣的結果。如果你給的是true值，那麼你建立的semaphore就會在公平模式下運作。

參見

第八章，測試并發應用：lock接口的監控

<a href="http://ifeve.com/basic-thread-synchronization-7/" target="_blank">第二章，基本線程同步：修改lock的公平性</a>