Java 信号量 Semaphore 介绍

 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。

package com.test;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class TestSemaphore {

                public static void main(String[] args) {

                // 线程池

                ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

                // 只能5个线程同时访问

                final Semaphore semp = new Semaphore(5);

                 // 模拟20个客户端访问

                 for (int index = 0; index < 20; index++) {

                              final int NO = index;

                              Runnable run = new Runnable() {

                                                 public void run() {

                                                            try {

                                                                    // 获取许可

                                                                    semp.acquire();

                                                                    System.out.println("Accessing: " + NO);

                                                                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));

                                                                    // 访问完后，释放

                                                                    semp.release();

                                                                    System.out.println("-----------------"+semp.availablePermits());

                                                            } catch (InterruptedException e) {

                                                                    e.printStackTrace();

                                                            }

                                                  }

                                      };

                      exec.execute(run);

             }

             // 退出线程池

             exec.shutdown();

       }

} 

执行结果如下：

Accessing: 0

Accessing: 1

Accessing: 3

Accessing: 4

Accessing: 2

-----------------0

Accessing: 6

-----------------1

Accessing: 7

-----------------1

Accessing: 8

-----------------1

Accessing: 10

-----------------1

Accessing: 9

-----------------1

Accessing: 5

-----------------1

Accessing: 12

-----------------1

Accessing: 11

-----------------1

Accessing: 13

-----------------1

Accessing: 14

-----------------1

Accessing: 15

-----------------1

Accessing: 16

-----------------1

Accessing: 17

-----------------1

Accessing: 18

-----------------1

Accessing: 19