Java多线程/并发22、信号量Semaphore

Semaphore通常用于设置一些资源（如数据库连接池，程序某个变量）可供线程使用的数量，它有两个很常用的方法是acquire()和release()。

打个通俗的比方：一个饭店有10间包房，客人消费前先到前台领一张包房券（调用一次acquire 包房券-1），进入包房用餐直到酒足饭饱后，再到前台退回包房券（包房券+1）并结帐（调用一次release()）。而前台工作人员呢，手上一共10张包房券（对应10间房），这时来了客人要吃饭，工作人员看看手上是否还有券，有就发给要消费的客人；没有，说明包房被订满了，就让客户站在外面排队等侯空位。

Semaphore有公平性和非公平性两种实现模式。现在外面有很多客户在排队等位，突然有一队客户跑来对工作人员说：我饿得不行了，先让我进去吧。该工作人员有个属性（boolean fair），老板设置为铁面无私时，他就会否决客人的要求，因为先排队的先进。如果老板设置为圆滑世故时，他就会想想，你都饿成这样了，再不让你进去等会晕了可负不起责，赶紧进去吧。

构造方法:

• 创建信号量并指定许可证的数量

Semaphore(int permits) 

• 创建信号量指定许可证的数量，并设置线程获取许可证的公正性

 Semaphore(int permits, boolean fair) 

主要方法：

• void acquire() 从信号量获取一个许可，如果无可用许可前，将一直阻塞等待。
• void acquire(int permits) 获取指定数目的许可，如果无可用许可前，也将会一直阻塞等待。
• boolean tryAcquire() 从信号量尝试获取一个许可，如果无可用许可，直接返回false，不会阻塞。
• boolean tryAcquire(int permits) 尝试获取指定数目的许可，如果无可用许可直接返回false，不会阻塞。
• boolean tryAcquire(int permits,long timeout, TimeUnit unit) 在指定的时间内尝试从信号量中获取许可，如果在指定的时间内获取成功，返回true，否则返回false。阻塞。
• void release() 释放一个许可，别忘了在finally中使用。注意：多次调用该方法，会使信号量的许可数增加，达到动态扩展的效果，如：初始permits为1， 调用了两次release，最大许可会改变为2
• int availablePermits() 获取当前信号量可用的许可数量。

简单使用例子：

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final Semaphore permit=new Semaphore(3,true);
        for(int i=0;i<4;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        /*阻塞线程用以获取许可证*/
                        permit.acquire();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                                    + "获取许可成功。可用许可剩余：" + permit.availablePermits());
                        Thread.sleep(new Random().nextInt(100));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }finally{
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                                + "释放许可成功。可用许可剩余：" + (permit.availablePermits()+1));
                        /*阻塞线程用以释放许可证*/
                        permit.release();

                    }

                }
            }).start();
        }
    }
}

这里要注意：acquire()和release()之间代码，并非线程同步的。假设Semaphore的许可数设为5，那么就意味着有5个线程同时执行acquire()和release()之间代码。如果要线程同步执行，就需要自己去处理了。比如中间的代码要访问和改变一个公共变量，为保持事务性，就要加上synchronized{}块或者lock锁，使线程同步。