并发编程：Semaphore限流与并发数控制详解

并发编程中的Semaphore是一种重要的同步原语，它的核心原理是模拟一种有限数量的"许可"或者"令牌"机制。Semaphore的名字来源于英文"信号"，但实际上它更像是一种资源管理工具，用于控制在同一时间段内可以访问特定资源的线程数量。Semaphore的主要作用是进行并发控制和限流，帮助开发者在多线程环境下确保系统的稳定性和公平性。 Semaphore的设计允许线程申请一定数量的许可，只有当线程持有足够的许可时，才能执行特定任务。这与信号灯的概念类似，每个信号灯有固定的红绿灯状态，只有在获得绿灯（许可）的情况下，车辆或行人才能通过。Semaphore提供了两种主要的操作：`acquire()`用于获取许可，`release()`用于释放已经获取的许可。 1. **原理简介**： - Semaphore的核心在于维护一个内部计数器，表示当前可用的许可数量。当线程调用`acquire()`方法时，会尝试减少计数器的值，如果计数器大于0，线程获取许可并继续执行；若计数器为0，线程会被阻塞，直到其他线程调用`release()`增加许可。 - Semaphore有两种模式：默认模式（单个许可）和非独占模式（多个许可）。在单个许可模式下，每个线程需要获取全部可用许可才能执行，而在多许可模式下，可以同时获取部分许可。 2. **基本使用方法**： - **Demo1**：设置线程并发数为N，通过`Semaphore`实例初始化为N，每个线程在访问共享资源前都会调用`acquire(1)`获取一个许可，确保线程间有序执行。 - **Demo2**：允许一次获取多个许可，如需限制并发线程数为1，线程需要一次性获取所有许可，这样其他线程将无法获取，实现了串行执行。 3. **其他玩法**： - **Demo3**：尝试获取许可但不阻塞，如果无法立即获取，则放弃当前操作，适用于对实时性要求不高的场景。 - **Demo4**：在一段时间内尝试获取许可，如果无法获取则放弃，适合那些希望设置超时重试策略的情况。 源码地址：[https://github.com/nieandsun/concurrent-study.git](https://github.com/nieandsun/concurrent-study.git) 提供了一个实现Semaphore功能的工具类，便于开发者在实际项目中应用这些并发控制策略。 Semaphore在并发编程中扮演着关键角色，它通过灵活地控制许可数量，有效地管理了资源的竞争，避免了死锁和资源浪费，确保了系统的可靠性和性能。在设计多线程系统时，合理使用Semaphore能够提升代码的可维护性和性能表现。