如果 release() 在 acquire() 之前，二进制信号量不起作用答案

【问题标题】：Binary Semaphore not working if release() comes before acquire()如果 release() 在 acquire() 之前，二进制信号量不起作用
【发布时间】：2017-08-24 02:52:21
【问题描述】：

我正在编写一个测试代码，我发现如果我们将release() 放在acquire() 之前，那么二进制信号量功能就会被破坏。

我检查并发现不止一个线程通过acquire() 并将计数增加到 N，其中 N 是线程数，因此与二进制信号量相矛盾。

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * Consider an ATM cubicle with 1 ATM, Semaphore can make sure only 1 person
 * can access simultaneously.
 * 
 * Here if relese() comes before then this binary semaphore is not working.
 */
public class SemaphoreTest {

    // max 4 people
    static Semaphore semaphore = new Semaphore(1);

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("Total available Semaphore permits : " + semaphore.availablePermits());

        MyATMThread t1 = new MyATMThread("A",semaphore);
        t1.start();

        MyATMThread t2 = new MyATMThread("B",semaphore);
        t2.start();

        MyATMThread t3 = new MyATMThread("C",semaphore);
        t3.start();

        MyATMThread t4 = new MyATMThread("D",semaphore);
        t4.start();

        MyATMThread t5 = new MyATMThread("E",semaphore);
        t5.start();

        MyATMThread t6 = new MyATMThread("F",semaphore);
        t6.start();

    }
}

class MyATMThread extends Thread {

    String name = "";
    Semaphore semaphore = null;

    MyATMThread(String name,Semaphore s) {
        this.name = name;
        this.semaphore=s;
    }

    public void run() {

        try {

            System.out.println(name + " : acquiring lock...");
            System.out.println(name + " : available Semaphore permits now: " + semaphore.availablePermits());
            semaphore.release();
            semaphore.acquire();
            System.out.println(name + " : got the permit!");

            try {

                for (int i = 1; i <= 5; i++) {

                    System.out.println(name + " : is performing operation " + i + ", available Semaphore permits : "
                            + semaphore.availablePermits());

                    // sleep 1 second
                    Thread.sleep(1000);

                }

            } finally {

                // calling release() after a successful acquire()
                System.out.println(name + " : releasing lock...");
                semaphore.release();
                System.out.println(name + " : available Semaphore permits now: " + semaphore.availablePermits());

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

有人可以解释这种行为吗？

【问题讨论】：

标签： java multithreading semaphore binary-semaphore

【解决方案1】：

是的，您通过在获取之前发布（增加许可）来编写损坏的代码（至少按照您的预期）。这是完全有效的，但如果您打算拥有一个许可证，则不应通过在acquire() 之前调用release() 来增加它们。

Semaphore 允许您增加超出初始数量的许可。这可以用于例如节流。工作线程将执行acquire()/release()，并且限制器将根据某些逻辑减少/增加许可。

【讨论】：

出于好奇，很想知道为什么信号量的开发者允许这样做，因为在获取之前释放锁总是会导致错误状态。
增加许可并没有错。您的代码导致错误状态，但这不是信号量的错。您选择在acquire() 之前调用release()。
谢谢@Kayaman，您能否举一个简单的例子，我们可以在获取之前使用 release() 以便我可以更准确地理解这种行为。
另外代码在每个线程中释放信号量2次，只获取一次，这也被破坏了。最初将信号量设置为 0 并从发布开始对于需要它的用例是完全有效的，例如实现某种 ManualResetEvent：释放信号量将允许获取线程继续进行。
典型的例子是一个线程池，许多线程在一个空信号量上等待工作到达队列。 10 个线程可能会出现并向队列发布 10 个工作请求，每个线程向信号量释放一个单元（其计数为 10）。然后工作线程获取单元并出列工作，降低计数，直到所有工作完成，计数再次为 0，工作线程再次等待信号量：在获取之前释放。

【解决方案2】：

release() 方法用于增加许可，因为来自文档：

没有要求释放许可的线程必须已通过调用获取获得该许可。 a的正确使用信号量是由应用程序中的编程约定建立的。

换句话说：

semaphore.release(10)，将在当前许可的基础上再增加 10 个许可

【讨论】：

【解决方案3】：

如果该线程之前没有从该Semaphore 获得许可，您可以将release() 视为“创建”另一个许可。

【讨论】：