Semaphore 使用&核心原理 图解

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JUC 高并发工具类 3文章：

• 1 CyclicBarrier 使用&核心原理 图解
• 2 countDownLatch 使用&核心原理 图解
• 3 Semaphore 使用&核心原理 图解

1 Semaphore是什么？

Semaphore是计数信号量。Semaphore管理一系列许可。每个acquire方法阻塞，直到有一个许可证可以获得然后拿走一个许可证；每个release方法增加一个许可，这可能会释放一个阻塞的acquire方法。然而，其实并没有实际的许可这个对象，Semaphore只是维持了一个可获得许可证的数量。

比如：停车场入口立着的那个显示屏，每有一辆车进入停车场显示屏就会显示剩余车位减1，每有一辆车从停车场出去，显示屏上显示的剩余车辆就会加1，当显示屏上的剩余车位为0时，停车场入口的栏杆就不会再打开，车辆就无法进入停车场了，直到有一辆车从停车场出去为止。

比如：在学生时代都去餐厅打过饭，假如有3个窗口可以打饭，同一时刻也只能有3名同学打饭。第四个人来了之后就必须在外面等着，只要有打饭的同学好了，就可以去相应的窗口了 。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fhj3NWT2-1604139314540)(https://pics5.baidu.com/feed/e1fe9925bc315c6004ec19b8f2c86e16485477ee.jpeg?token=4e4314eeaf79a48cc2cc9003bdf22d27&s=8D26F4170993F3E902C5DD4C03007073)]

2 怎么使用 Semaphore

2.1 构造方法

//创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。  
Semaphore(int permits)   

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

2.2 重要方法

在上面我们使用最基本的acquire方法和release方法就可以实现Semaphore最常见的功能，不过其他方法还是需要我们去了解一下的。

1、acquire(int permits)

从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞，或者线程已被中断。就好比是一个学生占两个窗口。这同时也对应了相应的release方法。

2、release(int permits)

释放给定数目的许可，将其返回到信号量。这个是对应于上面的方法，一个学生占几个窗口完事之后还要释放多少

3、availablePermits()

返回此信号量中当前可用的许可数。也就是返回当前还有多少个窗口可用。

4、reducePermits(int reduction)

根据指定的缩减量减小可用许可的数目。

5、hasQueuedThreads()

查询是否有线程正在等待获取资源。

6、getQueueLength()

返回正在等待获取的线程的估计数目。该值仅是估计的数字。

7、tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)

如果在给定的等待时间内此信号量有可用的所有许可，并且当前线程未被中断，则从此信号量获取给定数目的许可。

8、acquireUninterruptibly(int permits)

从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞。

3 使用案例

这个案例使用的就是我们之前的小例子，也就是去餐厅打饭的案例。

我们先看Test类：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FS6locSZ-1604139314543)(https://pics3.baidu.com/feed/472309f790529822787d1d77a9b3dece0b46d4b2.jpeg?token=4e2d7f2dfdf9be3f1a3f16fda56b967b&s=BA81A14C47F09868165999130000E081)]

在这个代码中我们看到，主要是new了一个Semaphore，然后赋给每一位同学Student，接下来我们就来好好看看Student线程是如何实现的。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZiBxQx9P-1604139314544)(https://pics4.baidu.com/feed/2f738bd4b31c870154037c6659063b2a0608ff7d.jpeg?token=a01971796d2bdc9e96b2e1d0563fb96a&s=3281B14CD2B4966F56D9B50F000070C1)]

在这个Student类中我们最主要看run方法的实现，首先我们通过acquire获取了当前窗口的许可，然后休眠3秒代表打饭，最后在finally使用release方法释放这个窗口许可证。代码很简单，原理很清楚，我们测试一波：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5jnNutK9-1604139314547)(https://pics0.baidu.com/feed/58ee3d6d55fbb2fbfe163bf6313385a14723dc90.jpeg?token=4dc06098df214c105b05dfe933528c9e&s=479C2D2A114F554F1C613CDA000050B4)]

这个结果你也看到了，基本上同一时刻只能有三个学生在窗口旁边。

在这里你可能有一个疑问了，Semaphore好像和synchronized关键字没什么区别，都可以实现同步，如果是这样那说明我们还没有真正理解jdk的注释，他只是限制了访问某些资源的线程数，其实并没有实现同步，我们可以看一下：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-O2oWAgxb-1604139314549)(https://pics7.baidu.com/feed/c995d143ad4bd113e91ab29724d6010a4afb053a.jpeg?token=195052e5fe3b9252fcc25d2ac11fe879&s=3A81A14C52F4AC69045D180B0000F0C0)]

现在我们在获取许可前增加了一条输