Java 信号量 Semaphore 介绍

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Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java
并发库 的Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，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。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

Semaphore实现的功能就类似厕所有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，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。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。

Semaphore维护了当前访问的个数，提供同步机制，控制同时访问的个数。在数据结构中链表可以保存“无限”的节点，用Semaphore可以实现有限大小的链表。另外重入锁 ReentrantLock 也可以实现该功能，但实现上要复杂些。

下面的Demo中申明了一个只有5个许可的Semaphore，而有20个线程要访问这个资源，通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class TestSemaphore {

public static void main(String[] args) {
ExecutorService threadpool = Executors.newCachedThreadPool();
// 只能5个线程同时访问
final Semaphore sema = new Semaphore(5);
// 模拟20个客户端访问
for(int i=0; i<20; i++){
final int temp = i;
threadpool.execute(new Runnable(){
public void run() {
try {
// 获取许可
sema.acquire();

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"#获得信号量...");
System.out.println("得到的值是："+temp);
Thread.sleep(500);

// 访问完后，释放
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"#释放信号量...");
sema.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();}
}});
}
threadpool.shutdown();
}
/**
* 运行结果：
* pool-1-thread-2#获得信号量...
得到的值是：1
pool-1-thread-4#获得信号量...
得到的值是：3
pool-1-thread-6#获得信号量...
得到的值是：5
pool-1-thread-8#获得信号量...
得到的值是：7
pool-1-thread-10#获得信号量...
得到的值是：9
//注：以上五个线程都获得了信号量,再有线程要得到信号量,那么就得上面线程先释放信号量先
pool-1-thread-2#释放信号量...
pool-1-thread-12#获得信号量...
得到的值是：11
pool-1-thread-4#释放信号量...
pool-1-thread-14#获得信号量...
得到的值是：13
pool-1-thread-10#释放信号量...
pool-1-thread-16#获得信号量...
得到的值是：15
pool-1-thread-8#释放信号量...
pool-1-thread-18#获得信号量...
得到的值是：17
pool-1-thread-6#释放信号量...
pool-1-thread-20#获得信号量...
得到的值是：19
pool-1-thread-12#释放信号量...
pool-1-thread-1#获得信号量...
得到的值是：0
pool-1-thread-20#释放信号量...
pool-1-thread-3#获得信号量...
得到的值是：2
pool-1-thread-18#释放信号量...
pool-1-thread-5#获得信号量...
得到的值是：4
pool-1-thread-14#释放信号量...
pool-1-thread-7#获得信号量...
得到的值是：6
pool-1-thread-16#释放信号量...
pool-1-thread-9#获得信号量...
得到的值是：8
pool-1-thread-1#释放信号量...
pool-1-thread-11#获得信号量...
得到的值是：10
pool-1-thread-7#释放信号量...
pool-1-thread-9#释放信号量...
pool-1-thread-3#释放信号量...
pool-1-thread-13#获得信号量...
得到的值是：12
pool-1-thread-5#释放信号量...
pool-1-thread-15#获得信号量...
得到的值是：14
pool-1-thread-17#获得信号量...
得到的值是：16
pool-1-thread-19#获得信号量...
得到的值是：18
pool-1-thread-11#释放信号量...
pool-1-thread-13#释放信号量...
pool-1-thread-17#释放信号量...
pool-1-thread-15#释放信号量...
pool-1-thread-19#释放信号量...
*/
}