Question

• Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。很多年以来，我都觉得从字 面上很难理解 Semaphore 所表达的含义，只能把它比作是控制流量的红绿灯，比如 XX 马路要限制流量，只允许同时有一百辆车在这条路上行使，其他的都 必须在路口等待，所以前一百辆车会看到绿灯，可以开进这条马路，后面的车会看到红灯，不能驶入 XX 马路，但是如果前一百辆中有五辆车已经离开了 XX 马路， 那么后面就允许有 5 辆车驶入马路，这个例子里说的车就是线程，驶入马路就表示线程在执行，离开马路就表示线程执行完成，看见红灯就表示线程被阻塞，不能执 行。

构造函数

• Semaphore(int permits) ：创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。
• Semaphore(int permits, boolean fair) ：创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。

Semaphore 默认选择非公平锁。

当信号量 Semaphore = 1 时，它可以当作互斥锁使用。其中 0、1 就相当于它的状态，当=1 时表示其他线程可以获取，当=0 时，排他，即其他线程必须要等待。

应用场景

• Semaphore 可以用于做流量控制，特别公用资源有限的应用场景。比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是 IO 密 集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有 10 个，这时我们必须控制只有十个线程同 时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。

这个时候，我们就可以使用 Semaphore 来做流控，代码如下：

public class SemaphoreTest {

    private static final int SIZE=5;
    //创建固定数量的线程池
    private static  ExecutorService threadPool=Executors.newFixedThreadPool(SIZE);  
    //允许并发的线程数
    private static Semaphore s = new Semaphore(3);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //获取取一个许可证
                        s.acquire();
                        long time=(long)(Math.random()*10);
//                      System.out.println("此信号量中当前可用的许可证数:  "+s.availablePermits());
//                      System.out.println("正在等待获取许可证的线程数:  "+s.getQueueLength());
//                      System.out.println("是否有线程正在等待获取许可证:  "+s.hasQueuedThreads());
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  从内存中读取存储到数据库耗时 ："+time+"秒。。。。");
                        Thread.sleep(time);                     
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 释放数据库链接");                        
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }finally{
                        //使用完之后调用 release() 归还许可证。还可以用 tryAcquire() 方法尝试获取许可证。
                        s.release();
                    }
                }
            });
        }
         threadPool.shutdown();
    }
}

• 在代码中，虽然有 5 个线程在执行，但是只允许 3 个并发的执行。Semaphore 的构造方法 Semaphore(int permits) 接受一个整型的数字，表示可用的许可证数量。Semaphore(3) 表示允许 3 个线程获取许可证，也就是最大并发数是 3。Semaphore 的用法也很 简单，首先线程使用 Semaphore 的 acquire() 获取一个许可证，使用完之后调用 release() 归还许可证。还可以用 tryAcquire() 方法尝试获取许可证。

Semaphore 还提供一些其他方法：

int availablePermits() ：返回此信号量中当前可用的许可证数。
int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
boolean hasQueuedThreads() ：是否有线程正在等待获取许可证。
void reducePermits(int reduction) ：减少 reduction 个许可证。是个 protected 方法。
Collection getQueuedThreads() ：返回所有等待获取许可证的线程集合。是个 protected 方法。