摘要: 在java中，使用了synchronized關鍵字和Lock鎖實現了資源的併發訪問控制，在同一時間只允許唯一了執行緒進入臨界區訪問資源(讀鎖除外)，這樣子控制的主要目的是為了解決多個執行緒併發同一資源造成的資料不一致的問題。在另外一種場景下，一個資源有多個副本可供同時使用，比如印表機房有多個印表機、廁所有多個坑可供同時使用，這種情況下，Java提供了另外的併發訪問控制--資源的多副本的併發訪問控制，今天使用的Semaphore即是其中的一種。                

Java透過程式碼模擬高併發可以以最快的方式發現我們系統中潛在的執行緒安全性問題，此處使用Semaphore（訊號量）和 CountDownLatch（閉鎖）搭配ExecutorService（執行緒池）來進行模擬，主要介紹如下：

1、Semaphore

        JDK 1.5之後會提供這個類

        Semaphore是一種基於計數的訊號量。它可以設定一個閾值，基於此，多個執行緒競爭獲取許可訊號，做完自己的申請後歸還，超過閾值後，執行緒申請許可訊號將會被阻塞。Semaphore可以用來構建一些物件池，資源池之類的，比如資料庫連線池，我們也可以建立計數為1的Semaphore，將其作為一種類似互斥鎖的機制，這也叫二元訊號量，表示兩種互斥狀態。

2、CountDownLatch

        JDK 1.5之後會提供這個類，

        CountDownLatch這個類能夠使一個執行緒等待其他執行緒完成各自的工作後再執行。例如，應用程式的主執行緒希望在負責啟動框架服務的執行緒已經啟動所有的框架服務之後再執行。

        CountDownLatch是透過一個計數器來實現的，計數器的初始值為執行緒的數量。每當一個執行緒完成了自己的任務後，計數器的值就會減1。當計數器值到達0時，它表示所有的執行緒已經完成了任務，然後在閉鎖上等待的執行緒就可以恢復執行任務。

       如下圖：

以上兩個類可以搭配使用，達到模擬高併發的效果，以下使用程式碼的形式進行舉例：

 

package modules;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Semaphore;public class CountExample {    // 請求總數
    public static int clientTotal = 5000;    // 同時併發執行的執行緒數
    public static int threadTotal = 200;    public static int count = 0;    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();        //訊號量，此處用於控制併發的執行緒數
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);        //閉鎖，可實現計數器遞減
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);        for (int i = 0; i  {                try {                	//執行此方法用於獲取執行許可，當總計未釋放的許可數不超過200時，
                	//允許通行，否則執行緒阻塞等待，直到獲取到許可。
                    semaphore.acquire();
                    add();                    //釋放許可
                    semaphore.release();
                } catch (Exception e) {                    //log.error("exception", e);
                    e.printStackTrace();
                }                //閉鎖減一
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();//執行緒阻塞，直到閉鎖值為0時，阻塞才釋放，繼續往下執行
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);
    }    private static void add() {
        count++;
    }
}

如上方法模擬5000次請求，同時最大200個併發操作，觀察最後的結果，發現每次的結果都有差別，和預期不符，得出結果部分如下：

22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:499722:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:499522:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:4998

最後結論：add 方法 非執行緒安全

那如何保證add方法 執行緒安全，將add方法進行如下修改即可：

private static void add() {
     count.incrementAndGet();
}

執行結果如下：

22:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:500022:18:26.449 [main] INFO modules.CountExample - count:5000

最後結論：修改後 的  add 方法 執行緒安全

作者：Oo若離oO                    

來源：https://my.oschina.net/ruoli/blog/1801866