JUC怎么模擬AND型信號(hào)量

這篇文章主要介紹“JUC怎么模擬AND型信號(hào)量”，在日常操作中，相信很多人在JUC怎么模擬AND型信號(hào)量問(wèn)題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法，希望對(duì)大家解答”JUC怎么模擬AND型信號(hào)量”的疑惑有所幫助！接下來(lái)，請(qǐng)跟著小編一起來(lái)學(xué)習(xí)吧！

1.一個(gè)錯(cuò)誤示例

在這里，首先解釋一下，為了滿足線程申請(qǐng)信號(hào)量不成功后將進(jìn)程阻塞，并插入到對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，所以使用了ReentrantLock+Condition來(lái)實(shí)現(xiàn)Swait方法。廢話不多說(shuō)，直接上代碼：

//數(shù)據(jù)定義  static Lock lock = new ReentrantLock();  static Condition condition1 = lock.newCondition();  static Condition condition2 = lock.newCondition();  public static void Swait(String id, Semaphore s1, Semaphore s2) throws InterruptedException {  lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);  log.info("當(dāng)前的兩個(gè)信號(hào)量的狀態(tài)：【{},{}】", s1.availablePermits(), s2.availablePermits());  //availablePermits可獲取到信號(hào)量中還剩余的值  if(s1.availablePermits() < 1 || s2.availablePermits() < 1){  if (s1.availablePermits() < 1) {  log.info("線程【{}】被掛起到信號(hào)量【{}】中", id, s1);  //阻塞，并插入到condition1的阻塞隊(duì)列中  condition1.await();  } else {  log.info("線程【{}】被掛起到信號(hào)量【{}】中", id, s2);  //阻塞，并插入到condition2的阻塞隊(duì)列中  condition2.await();  }  log.info("被掛起的線程【{}】被喚醒執(zhí)行。", id);  } else {  log.info("為線程【{}】分配資源！", id);  s1.acquire();  s2.acquire();  }  lock.unlock();  }  public static void Ssignal(Semaphore s1, Semaphore s2) throws InterruptedException {  log.info("線程【{}】執(zhí)行了釋放資源", id);  lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);  s1.release();  s2.release();  //喚醒等待隊(duì)列中的線程  condition.signal();  lock.unlock();  }

 大家仔細(xì)看上面的代碼，這個(gè)也是我剛開(kāi)始寫的代碼，第一眼看似乎是沒(méi)什么問(wèn)題，但是里面隱藏著一個(gè)坑，在Swait方法中，調(diào)用condition1.await()，此時(shí)線程被阻塞在這一行中，但是當(dāng)被別的線程(調(diào)用Ssignal)喚醒時(shí)，在被阻塞的下一行開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行，但是在后續(xù)的代碼里，是沒(méi)有去申請(qǐng)信號(hào)量的，而是直接就Swait成功了，這樣在執(zhí)行Ssignal時(shí)就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)量憑空的增加了，也就無(wú)法正確的表征系統(tǒng)中的資源數(shù)量了。

2.一個(gè)簡(jiǎn)單的示例

 下面我們就對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，大家可以回顧一下AND型信號(hào)量，當(dāng)其因?yàn)橘Y源不足時(shí)，需要將線程插入到第一個(gè)無(wú)法滿足條件(即Si<1)的信號(hào)量對(duì)應(yīng)的等待隊(duì)列中，并且將程序計(jì)數(shù)器放置到Swait操作的開(kāi)始處，所以我們對(duì)Swait代碼進(jìn)行修改如下：

public static void Swait(String id, Semaphore s1, Semaphore s2) throws InterruptedException {  lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);  log.info("當(dāng)前的兩個(gè)信號(hào)量的狀態(tài)：【{},{}】", s1.availablePermits(), s2.availablePermits());  //如果申請(qǐng)不到，就掛起線程，并將線程插入到condition的隊(duì)列中  while (s1.availablePermits() < 1 || s2.availablePermits() < 1) {  if (s1.availablePermits() < 1) {  log.info("線程【{}】被掛起到信號(hào)量【{}】中", id, s1);  condition1.await();  } else {  log.info("線程【{}】被掛起到信號(hào)量【{}】中", id, s2);  condition2.await();  }  log.info("被掛起的線程【{}】被喚醒執(zhí)行。", id);  }  log.info("為線程【{}】分配資源！", id);  s1.acquire();  s2.acquire();  lock.unlock();  }

 在上面的代碼中，我們將請(qǐng)求的資源放到一個(gè)循環(huán)條件中，以滿足將程序計(jì)數(shù)器放置到Swait操作的開(kāi)始處，在每次被喚醒后都要重新判斷資源是否足夠，如果足夠才跳出循環(huán)，否則就再次自我阻塞。

3.一個(gè)可以同時(shí)申請(qǐng)N個(gè)的Swait操作

 如果你知道了信號(hào)量的種類數(shù)(系統(tǒng)中的資源類型)，其實(shí)上面的代碼已經(jīng)可以滿足一定的需要了，只需要我們將所有的信號(hào)量寫入到參數(shù)列表中即可。但是對(duì)于致力于代碼的復(fù)用，這里就有些差強(qiáng)人意了，因此我們?cè)俅螌?duì)代碼進(jìn)行改進(jìn)，代碼如下所示：

public static void Swait(String id, Semaphore... list) throws InterruptedException {  lock.lock();  //如果資源不足，就掛起線程，并將線程插入到condition的隊(duì)列中  while (true) {  int count=0;  //循環(huán)判斷參數(shù)列表中信號(hào)量的可用值  for (Semaphore semaphore:list){  if(semaphore.availablePermits()>0){  count++;  }  }  //如果資源都滿足，則跳出循環(huán)，進(jìn)行資源分配  if(count == list.length){  break;  }  log.info("線程【{}】被掛起-----", id);  //將當(dāng)前線程阻塞  condition1.await();  log.info("被掛起的線程【{}】被喚醒執(zhí)行。", id);  }  log.info("為線程【{}】分配資源！", id);  //分配資源  for (Semaphore semaphore:list){  semaphore.acquire();  }  lock.unlock();  }  public static void Ssignal(String id, Semaphore... list) throws InterruptedException {  log.info("線程【{}】執(zhí)行了釋放資源", id);  lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);  //循環(huán)釋放信號(hào)量  for (Semaphore semaphore:list){  semaphore.release();  }  //喚醒等待隊(duì)列中的線程  condition.signal();  lock.unlock();  }

 為此，我們將方法中的信號(hào)量列表改為可變的參數(shù)列表，這樣在傳參的時(shí)候就可以方便的進(jìn)行了，但是也會(huì)存才一些問(wèn)題，比如無(wú)法約束“借出”與“歸還”的信號(hào)量的數(shù)量是否一致。并且因?yàn)樾盘?hào)量的數(shù)量不定，所以無(wú)法為每個(gè)信號(hào)量新建一個(gè)條件變量(Condition)，因此在上面的代碼中所有的信號(hào)量公用一個(gè)條件變量，所有阻塞的線程都插入在其阻塞隊(duì)列中。

4.一個(gè)完整的例子

這里我們使用一個(gè)經(jīng)典的進(jìn)程同步問(wèn)題來(lái)演示我們使用Java模擬的AND型信號(hào)量，在這里，我們采用生產(chǎn)者&ndash;消費(fèi)者問(wèn)題來(lái)演示，完整的代碼如下：

//用來(lái)保證互斥的訪問(wèn)臨界區(qū)(緩存區(qū))  static final Semaphore mutex = new Semaphore(1);  //緩沖區(qū)，最大容量為50  static List<Integer> buffer = new ArrayList<>();  //緩沖區(qū)中還可放入的消息數(shù)量  static final Semaphore empty = new Semaphore(50);  //緩沖區(qū)中的消息數(shù)量  static final Semaphore full = new Semaphore(0);  //可重入鎖和條件變量  static Lock lock = new ReentrantLock();  static Condition condition = lock.newCondition();  //用與輔助的簡(jiǎn)單的生成消息  static Integer count = 0;  //生產(chǎn)者  static class Producer extends Thread {  Producer(String name) {  super.setName(name);  }  @Override  public void run() {  do {  try {  Swait(this.getName(), mutex, empty);  log.info("生產(chǎn)了一條消息：【{}】", count);  buffer.add(count++);  Thread.sleep(1000);  Ssignal(this.getName(), mutex, full);  } catch (InterruptedException e) {  log.error("生產(chǎn)消息時(shí)產(chǎn)生異常！");  }  } while (true);  }  }  //消費(fèi)者  static class Consumer extends Thread {  Consumer(String name) {  super.setName(name);  }  @Override  public void run() {  do {  try {  Swait(this.getName(), mutex, full);  log.info("消費(fèi)了一條消息：【{}】", buffer.remove(0));  Thread.sleep(1000);  Ssignal(this.getName(), mutex, empty);  } catch (InterruptedException e) {  log.error("消費(fèi)消息時(shí)產(chǎn)生異常！");  }  } while (true);  }  }  public static void Swait(String id, Semaphore... list) throws InterruptedException {  lock.lock();  //如果資源不足，就掛起線程，并將線程插入到condition的隊(duì)列中  while (true) {  int count=0;  for (Semaphore semaphore:list){  if(semaphore.availablePermits()>0){  count++;  }  }  if(count == list.length){  break;  }  log.info("線程【{}】被掛起", id);  condition.await();  log.info("被掛起的線程【{}】被喚醒執(zhí)行。", id);  }  log.info("為線程【{}】分配資源！", id);  for (Semaphore semaphore:list){  semaphore.acquire();  }  lock.unlock();  }  public static void Ssignal(String id, Semaphore... list) throws InterruptedException {  log.info("線程【{}】執(zhí)行了釋放資源", id);  lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);  for (Semaphore semaphore:list){  semaphore.release();  }  //喚醒等待隊(duì)列中的一個(gè)線程  condition.signal();  lock.unlock();  }  public static void main(String[] args) {  Producer p1 = new Producer("p1");  Consumer c1 = new Consumer("c1");  p1.start();  c1.start();  }

上面代碼都是可以直接執(zhí)行的，如果不需要使用參數(shù)列表，可以將上面的Swait方法進(jìn)行替換即可(記得創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的條件變量)。

到此，關(guān)于“JUC怎么模擬AND型信號(hào)量”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)?lái)更多實(shí)用的文章！