Java并发控制：Semaphore信号量深度解析

"Semaphore是Java并发编程中的一个关键工具，它是一种计数信号量，用于控制对共享资源的并发访问。Semaphore维护着一个许可计数，当线程试图获取许可时，如果计数大于零，则会减一并允许线程继续执行；如果计数为零，那么线程将被阻塞，直到其他线程释放许可。Semaphore提供了两种构造方法，一种是非公平的，另一种是公平的，公平性指的是线程获取许可的顺序是否遵循先进先出的原则。在实际应用中，Semaphore常用于限制对特定资源的并发访问，例如限制线程池中同时运行的任务数量或者模拟有限数量的资源。" Semaphore类在Java的`java.util.concurrent`包中，它是`AbstractQueuedSynchronizer`（AQS）的一个子类，利用AQS的内部机制来实现同步。Semaphore的核心方法有`acquire()`和`release()`，它们分别对应获取和释放许可。 ### `acquire()`方法 - `acquire()`：尝试获取一个许可，如果没有可用的许可，线程会被阻塞，直到其他线程释放一个许可。 - `acquire(int permits)`：尝试获取指定数量的许可，如果所有许可都无法立即获取，线程同样会被阻塞。 ### `release()`方法 - `release()`：释放一个许可，如果有线程正在等待，那么会唤醒其中一个线程。 - `release(int permits)`：释放指定数量的许可，增加许可计数，可能唤醒多个等待的线程。 ### 示例：公共卫生间问题 在上述的"上厕所Demo"中，Semaphore模拟了一个只能同时容纳三个用户的卫生间。线程代表用户，Semaphore初始化为3表示三个厕所隔间。每个线程尝试`acquire()`许可，代表进入厕所，`release()`则代表离开厕所。如果所有许可都被占用，新的线程会等待，直到有线程完成并调用`release()`。在这个例子中，由于使用的是非公平Semaphore，线程获取许可的顺序并不保证公平，即先进入队列的线程不一定先得到许可。 ### 应用场景 1. 限制并发访问：例如，在多线程环境下限制数据库连接池的大小，防止过多的并发连接导致资源耗尽。 2. 资源池管理：如云服务器的实例管理，限制同一时间可以分配的实例数量。 3. 并发任务调度：在多任务并行处理时，可以用来控制同时执行的任务数量，提高系统效率。 在使用Semaphore时，应确保正确地管理和释放许可，避免死锁和资源泄露。理解Semaphore的工作原理和使用方式，可以帮助开发者更有效地解决并发环境下的资源访问控制问题。