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這篇文章主要介紹“Java Semaphore怎么實現(xiàn)高并發(fā)場景下的流量控制”,在日常操作中,相信很多人在Java Semaphore怎么實現(xiàn)高并發(fā)場景下的流量控制問題上存在疑惑,小編查閱了各式資料,整理出簡單好用的操作方法,希望對大家解答”Java Semaphore怎么實現(xiàn)高并發(fā)場景下的流量控制”的疑惑有所幫助!接下來,請跟著小編一起來學習吧!
首先我們看一下Semaphore類的構(gòu)造函數(shù)是如何實現(xiàn)的。
public Semaphore(int permits, boolean fair) { sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }
我們可以看到有兩個參數(shù),分別對應(yīng)的是信號量的許可次數(shù)以及是否為公平鎖,其中關(guān)于鎖的概念可以參考補充。
我們看一下主要使用到的方法——tryAcquire,嘗試申請鎖,看一下該方法有幾個實現(xiàn)。
public boolean tryAcquire() { return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0; } public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); } public boolean tryAcquire(int permits) { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); return sync.nonfairTryAcquireShared(permits) >= 0; } public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); return sync.tryAcquireSharedNanos(permits, unit.toNanos(timeout)); }
我們需要注意的是,Semaphore是一個可重入的共享鎖,所以除了可以增加申請鎖的超時時間外,還可以設(shè)置申請的許可證數(shù)量。一般在業(yè)務(wù)場景中申請1次就可以了。
Semaphore還提供了阻塞的申請方式,一旦執(zhí)行就會一直阻塞直到申請到鎖,就是acquire方法。有興趣的話,可以看看,也基本上支持多種參數(shù)實現(xiàn)。
下面看一下我寫的demo代碼,演示一下Semaphore的限流效果。
先添加一些maven依賴
<dependency> <groupId>cn.hutool</groupId> <artifactId>hutool-all</artifactId> <version>5.7.15</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <optional>true</optional> </dependency>
示例代碼
package com.huyi.csdn.tools; import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil; import lombok.Builder; import lombok.Data; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.springframework.scheduling.concurrent.CustomizableThreadFactory; import java.util.Random; import java.util.concurrent.*; import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; import java.util.stream.IntStream; /** * @Program: csdn @ClassName: SemaphoreDemo @Author: 劍客阿良_ALiang @Date: 2021-12-18 * 10:03 @Description: @Version: V1.0 */ @Slf4j public class SemaphoreDemo { private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(3, true); private static final ExecutorService POOL = Executors.newFixedThreadPool(10, new CustomizableThreadFactory("TASK-")); private static final ScheduledExecutorService ENGINE_POOL = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(new CustomizableThreadFactory("ENGINE-")); public static LinkedBlockingQueue<Task> taskQueue; public static AtomicInteger codeBuilder; @Data @Builder public static class Task { private Integer code; private Runnable work; } public static void init() { taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(); codeBuilder = new AtomicInteger(0); log.info(">>> 任務(wù)隊列初始化"); log.info(">>> 任務(wù)引擎啟動"); engineOn(); } private static void engineOn() { ENGINE_POOL.scheduleAtFixedRate( () -> { if (taskQueue.isEmpty()) { log.info("隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行"); } else { if (SEMAPHORE.tryAcquire()) { try { Task task = taskQueue.poll(); log.info("code:{} 任務(wù)獲得執(zhí)行許可", task.getCode()); POOL.submit(task.getWork()); log.info("code:{} 任務(wù)提交執(zhí)行", task.getCode()); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); } } else { log.info("執(zhí)行任務(wù)數(shù)量已經(jīng)達到限制,無法執(zhí)行任務(wù)"); } } }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); } public static void addTask(Runnable runnable) { Integer code = codeBuilder.incrementAndGet(); Task task = Task.builder() .code(code) .work( () -> { try { runnable.run(); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); } finally { log.info("code:{}-結(jié)束任務(wù)", code); SEMAPHORE.release(); } }) .build(); taskQueue.add(task); } public static void main(String[] args) { SemaphoreDemo.init(); Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { SemaphoreDemo.addTask( () -> { IntStream.range(1, random.nextInt(10) + 1) .forEach( a -> { log.info("第{}次進攻敵方基地", a); ThreadUtil.sleep(1000); }); log.info("進攻結(jié)束"); }); } } }
代碼說明:
1、先添加了兩個靜態(tài)的線程池,一個為給引擎工作的定時線程池,一個為給異步任務(wù)提供的任務(wù)線程池。
2、在初始化的時候會提前創(chuàng)建好任務(wù)隊列,這里使用的是LinkedBlockingQueue。
3、初始化之后,可以引擎會定時嘗試獲取Semaphore的許可證,如果可以拿到則將任務(wù)提交給線程池執(zhí)行。
4、在構(gòu)建任務(wù)的時候,會將需要執(zhí)行的內(nèi)容重新包裝,保證任務(wù)執(zhí)行結(jié)束的時候會主動釋放Semaphore的許可證。
5、main方法主要是在10秒內(nèi)提交10個不定時完成的任務(wù),我們可以看看是否限制了異步任務(wù)的數(shù)量。
驗證一下,看看執(zhí)行結(jié)果
E:\Java\jdk1.8.0_40\bin\java.exe "-javaagent:E:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.1.1\lib\idea_rt.jar=3927:E:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.1.1\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath 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com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行 17:23:47.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行 17:23:48.561 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行 17:23:49.572 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行 17:23:50.570 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 隊列為空,無任務(wù)需要執(zhí)行 Process finished with exit code -1
可以看出,始終只有3個任務(wù)在執(zhí)行任務(wù)。
我發(fā)現(xiàn)很多人會把獨占鎖與公平鎖搞混,其實他們不在一個方向上。
獨占鎖
獨占鎖是指在同一個時間只能有一個線程占有他,所以具備排他性。像synchronized關(guān)鍵字就是典型的獨占鎖。
舉個栗子:獨占鎖相當于獨間的澡堂,一個人進了這件澡堂,其他人都不能進,只有等他出來。
共享鎖
什么是共享鎖?
就是指同一時間可以被多個線程占有,像java自帶的ReadWriteLock、Semaphore,他們可以設(shè)置自己共享的數(shù)量。
舉個栗子:共享鎖相當于一個大型公共澡堂,一開始就設(shè)定了能進去洗澡人的數(shù)量,比如是10個人,那么你要進去的時候會檢查一下有沒有滿10個,滿了你就在門口排隊去吧。
如果你在排隊買奶茶,有個人插隊了但是沒人制止,你生不生氣?他買到了奶茶揚長而去,這公不公平。
公平鎖
公平鎖就是多個線程去申請鎖的使用權(quán)的時候,線程會直接進入隊列排隊,排在前面的可以先獲得鎖,排在后面的只能等著前面的先用。
舉個栗子:有個澡堂,里面已經(jīng)滿了,后面的人想沖進去。但是有個保安站在門口,他讓后面想進來的人都排好隊,出來一個,就從隊伍的前面放一個人進去。
沒錯,這就很公平。
但是公平鎖也會帶來其他的缺點,就是需要一個保安去控制,帶來的其他開銷。如果大家蜂擁而至去搶位置,少了這個保安,會更有效率。沒錯公平鎖的缺點就是會帶來更大的開銷以及吞吐量下降。
非公平鎖
與公平鎖對應(yīng)的就是非公平了,簡而言之就是和公平鎖反正來,什么不公平來什么。關(guān)鍵字synchronized就是典型的非公平鎖。
缺點就是不公平,在某些場景中,特別是每次獲取鎖后會迅速執(zhí)行并且釋放鎖的情況下,非公平鎖是可以使用的。假設(shè)你洗澡的時間巨長,還有人插我隊,這誰能忍得了?
可重入鎖的概念很多人容易理解錯,他是指同一個線程在申請到鎖的情況下,繼續(xù)申請鎖不會阻塞,而是有個計數(shù)器記錄該線程以及線程申請的次數(shù)。
舉個栗子:還是單間浴室,但是我有一個洗澡卡,一旦我進了洗澡間就要刷卡,而且出來的時候還需要刷卡退出。那么我一旦進了洗澡間,我可以刷好幾次進入卡,這不會阻塞住,因為都是我自己刷的。但是我退出洗澡間的時候我得刷同樣次數(shù)的退出卡,不然下一個進來的人刷不了進入卡。好理解嗎?你也別管我刷幾次,反正我刷幾次進入,就刷幾次退出。
像java的關(guān)鍵字synchronized和ReentrantLock類都是可重入鎖。
到此,關(guān)于“Java Semaphore怎么實現(xiàn)高并發(fā)場景下的流量控制”的學習就結(jié)束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習,快去試試吧!若想繼續(xù)學習更多相關(guān)知識,請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>
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