Java多线程系列——信号量：Semaphore

简介

信号量为多线程协作提供了更为强大的控制方法。也可以说，信号量是对锁的扩展。无论是内部锁 synchronized 还是重入锁 ReentrantLock，一次都只允许一个线程访问一个资源，而信号量却可以指定多个线程，同时访问某一个资源。

其构造函数如下：

常用方法：

public void acquire() 
// 尝试获得一个准入的许可。若无法获得，则线程会等待，直到有线程释放一个许可或者当前线程被中断。
public void acquireUninterruptibly()
// 与 acquire()基本相同，区别是其不响应中断。
public boolean tryAcquire()
// 尝试获得一个许可，如果成功返回true，失败则返回false，其不会进行等待，立即返回。
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
// 与 tryAcquire()基本相同，区别是其增加尝试的时间和时间单位。
public void release()
// 用于在线程访问资源结束后，释放一个许可，以使其他等待许可的线程可以进行资源访问。

应用场景

Semaphore 可以用于做流量控制，特别是公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，读取几万个文件的数据，因为都是 IO 密集型任务，我们可以启动几十个线程并发读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而此时数据库的连接数只有 10 个，此时就需要控制每次只有 10 个线程同时获取数据库连接保存数据，否则将无法获取数据库连接。这个时候，就可以用 Semaphore 来做流量的控制。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
 * Created by zhengbinMac on 2017/3/1.
 */
public class SemapDemo implements Runnable{
    final Semaphore semp = new Semaphore(5);
    public static void main(String[] args) {
        final SemapDemo semapDemo = new SemapDemo();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(20);
        for (int i = 0; i < 20;i++) {
            executorService.execute(semapDemo);
        }
        executorService.shutdown();
    }
    public void run() {
        try {
            semp.acquire();
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getId()+",done!");
            semp.release();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上述代码中，申请拥有 20 个线程的线程池，和允许 5 个线程获取许可证的信号量。运行结果，每次只有 5 个线程同时获取许可证并运行，也就是控制最大的并发数为 5，使用完之后调用 release()释放许可，归还给信号量。

参考资料

[1] Java并发编程的艺术, 8.3 - 控制并发线程数的Semaphore

[2] 实战Java高并发程序设计, 3.1.3 - 允许多个线程同时访问：信号量（Semaphore）