20、并发编程中的锁与数据结构实现

并发编程中的锁与数据结构实现

1. 锁与信号量

在并发编程中，锁是实现线程同步的重要工具。互斥锁保证同一时间只有一个线程能进入临界区，若其他线程想进入，就会被阻塞，直到另一个线程通知它再次尝试。而信号量（Semaphore）是互斥锁的一种扩展。

每个信号量都有一个容量，用 c 表示。它允许最多 c 个线程同时进入临界区，这个容量在信号量初始化时确定。信号量类通常提供两个方法： acquire() 用于请求进入临界区的权限， release() 用于通知离开临界区。信号量本质上是一个计数器，记录被允许进入的线程数量。如果新的 acquire() 调用将超过容量 c ，调用线程将被挂起，直到有空闲位置。当线程离开临界区时，调用 release() 通知等待线程有空闲位置。

以下是信号量的 Java 实现代码：

public class Semaphore {
    final int capacity;
    int state;
    Lock lock;
    Condition condition;

    public Semaphore(int c) {
        capacity = c;
        state = 0;
        lock = new ReentrantLock();
        condition = lock.newCondition(