Java中怎么实现线程间通信与信号量

Java中怎么实现线程间通信与信号量，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

1.信号量Semaphore

先说说Semaphore，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过acquire()获取一个许可，如果没有就等待，而release()释放一个许可。一般用于控制并发线程数，及线程间互斥。另外重入锁ReentrantLock也可以实现该功能，但实现上要复杂些。

功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会。

单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

例子：

/**
 * @Description:
 * @param @param args
 * @return void 返回类型
 */
public static void main(String[] args) {
  // 线程池
  ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
  // 只能5个线程同时访问
  final Semaphore semp = new Semaphore(5);
  // 模拟20个客户端访问
  for (int index = 0; index < 20; index++) {
    final int NO = index;
    Runnable run = new Runnable() {
      public void run() {
        try {
          // 获取许可
          semp.acquire();
          System.out.println("获得Accessing: " + NO);
          Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
          // 访问完后，释放
          semp.release();
          System.out.println("剩余可用信号-----------------"
              + semp.availablePermits());
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    };
    exec.execute(run);
  }
  // 退出线程池
  exec.shutdown();
}

输出结果（可以想想为什么会这样输出）：

获得Accessing: 1
获得Accessing: 5
获得Accessing: 2
获得Accessing: 3
获得Accessing: 0
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 4
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 9
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 8
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 6
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 10
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 11
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 12
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 13
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 7
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 15
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 16
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 17
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 14
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 18
剩余可用信号-----------------1
获得Accessing: 19
剩余可用信号-----------------1
剩余可用信号-----------------2
剩余可用信号-----------------3
剩余可用信号-----------------4
剩余可用信号-----------------5

2.使用PIPE作为线程间通信桥梁

Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。一进一出。先作为初步了解怎么使用。

值得注意的是该类在java.nio.channels下，说明该类属于nio方式的数据通信方式，那就使用Buffer来缓冲数据。

Pipe原理的图示：

Pipe就是个空管子，这个空管子一头可以从管子里往外读，一头可以往管子里写

操作流程：

1.首先要有一个对象往这个空管子里面写。写到哪里呢？这个空管子是有一点空间的，就在这个管子里。

写的时候就是写到管子本身包含的这段空间里的。这段空间大小是1024个字节。

2.然后另一个对象才能将这个装满了的管子里的内容读出来。

上代码

package com.jx.test;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Pipe;
public class testPipe {
	/**
   * @Description:
   * @param @param args
   * @return void 返回类型
   * @throws IOException
   */
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		// 创建一个管道
		Pipe pipe = Pipe.open();
		final Pipe.SinkChannel psic = pipe.sink();
		// 要向管道写数据，需要访问sink通道
		final Pipe.SourceChannel psoc = pipe.source();
		// 从读取管道的数据，需要访问source通道
		Thread tPwriter = new Thread() {
			public void run() {
				try {
					System.out.println("send.....");
					// 创建一个线程，利用管道的写入口Pipe.SinkChannel类型的psic往管道里写入指定ByteBuffer的内容
					int res = psic.write(ByteBuffer
										              .wrap("Hello,Pipe!测试通讯.....".getBytes("utf-16BE")));
					System.out.println("send size:" + res);
				}
				catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		;
		Thread tPreader = new Thread() {
			public void run() {
				int bbufferSize = 1024 * 2;
				ByteBuffer bbuffer = ByteBuffer.allocate(bbufferSize);
				try {
					System.out.println("recive.....");
					// 创建一个线程，利用管道的读入口Pipe.SourceChannel类型的psoc将管道里内容读到指定的ByteBuffer中          
					int res = psoc.read(bbuffer);
					//数据未
					System.out.println("recive size:"+res+" Content:" + ByteBufferToString(bbuffer));
				}
				catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		;
		tPwriter.start();
		tPreader.start();
	}
	/**
   *ByteBuffer--> String的转换函数
   */
	public static String ByteBufferToString(ByteBuffer content) {
		if (content == null || content.limit() <= 0
				        || (content.limit() == content.remaining())) {
			System.out.println("不存在或内容为空！");
			return null;
		}
		int contentSize = content.limit() - content.remaining();
		StringBuffer resultStr = new StringBuffer();
		for (int i = 0; i < contentSize; i += 2) {
			resultStr.append(content.getchar(i));
		}
		return resultStr.toString();
	}
}

关于Java中怎么实现线程间通信与信号量问题的解答就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，如果你还有很多疑惑没有解开，可以关注亿速云行业资讯频道了解更多相关知识。