Semaphore的作用：限制线程并发的数量
位于 java.util.concurrent 下，
构造方法
// 构造函数 代表同一时间，最多允许permits执行acquire() 和release() 之间的代码。 public Semaphore(int permits) { sync = new NonfairSync(permits); } //False：表示非公平信号量，即线程启动的顺序与调用semaphore.acquire() 的顺序无关，也就是线程先启动了并不代表先获得 许可 //True：公平信号量，即线程启动的顺序与调用semaphore.acquire() 的顺序有关，也就是先启动的线程优先获得许可 public Semaphore(int permits, boolean fair) { sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }
- 方法acquire(n) 的功能是每调用1次此方法，就消耗掉n个许可。
- 方法release(n) 的功能是每调用1次此方法，就动态添加n个许可。
- 方法acquireUnnterruptibly()作用是是等待进入acquire() 方法的线程不允许被中断。
- 方法availablePermits() 返回Semaphore对象中当前可以用的许可数。
- 方法drainPermits() 获取并返回所有的许可个数，并且将可用的许可重置为0
- 方法 getQueueLength() 的作用是取得等待的许可的线程个数
- 方法 hasQueueThreads() 的作用是判断有没有线程在等待这个许可
- 方法tryAcquire() 的作用是尝试获取1个许可。如果获取不到则返回false，通常与if语句结合使用，其具有无阻塞的特点。无阻塞的特点可以使不至于在同步处于一直持续等待的状态。
- 方法tryAcquire(n) 的作用是尝试获取n个许可，如果获取不到则返回false
- 方法tryAcquire(long timeout，TimeUnit unit)的作用是在指定的时间内尝试获取1个许可，如果获取不到则返回false
- 方法tryAcquire(int permits，long timeout，TimeUnit unit) 的作用是在指定的时间内尝试获取n 个许可，如果获取不到则返回false
使用：
多进路-多处理-多出路：允许多个线程同时处理任务
private static Semaphore semaphore = new Semaphore(4); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(new Runnable(){ @Override public void run(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在运行"); try { semaphore.acquire();// //请求获得许可，如果有可获得的许可则继续往下执行，许可数减1。否则进入阻塞状态 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入，并发数：" + (4-semaphore.availablePermits())); Thread.sleep(3000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"即将离开，并发数：" + (4-semaphore.availablePermits())); semaphore.release();//释放许可，许可数加1 }catch( Exception e){ e.printStackTrace(); } finally { } } }).start(); } }
运行结果：
Thread-1 正在运行 Thread-6 正在运行 Thread-7 正在运行 Thread-5 正在运行 Thread-3 正在运行 Thread-2 正在运行 Thread-4 正在运行 Thread-0 正在运行 Thread-5进入，并发数：4 Thread-9 正在运行 Thread-7进入，并发数：3 Thread-8 正在运行 Thread-6进入，并发数：2 Thread-1进入，并发数：1 Thread-7即将离开，并发数：4 Thread-5即将离开，并发数：4 Thread-1即将离开，并发数：4 Thread-2进入，并发数：4 Thread-6即将离开，并发数：4 Thread-4进入，并发数：4 Thread-0进入，并发数：4 Thread-3进入，并发数：3 Thread-3即将离开，并发数：4 Thread-4即将离开，并发数：4 Thread-0即将离开，并发数：4 Thread-2即将离开，并发数：4 Thread-8进入，并发数：4 Thread-9进入，并发数：4 Thread-8即将离开，并发数：2 Thread-9即将离开，并发数：2
当使用：公平锁时： private static Semaphore semaphore = new Semaphore(num,true);
仔细看结果，就会发现先运行的线程会优先处理
Thread-1 正在运行 Thread-5 正在运行 Thread-5进入，并发数：2 Thread-4 正在运行 Thread-4进入，并发数：3 Thread-2 正在运行 Thread-2进入，并发数：4 Thread-3 正在运行 Thread-0 正在运行 Thread-9 正在运行 Thread-8 正在运行 Thread-7 正在运行 Thread-6 正在运行 Thread-1进入，并发数：1 Thread-4即将离开，并发数：4 Thread-5即将离开，并发数：4 Thread-3进入，并发数：4 Thread-2即将离开，并发数：4 Thread-0进入，并发数：4 Thread-9进入，并发数：4 Thread-1即将离开，并发数：3 Thread-8进入，并发数：4 Thread-3即将离开，并发数：4 Thread-7进入，并发数：4 Thread-9即将离开，并发数：4 Thread-8即将离开，并发数：4 Thread-0即将离开，并发数：4 Thread-6进入，并发数：4 Thread-7即将离开，并发数：2 Thread-6即将离开，并发数：1
2、多进路-单处理-多出路：允许多个线程同时处理任务，但是顺序却是同步的，也就是阻塞的。所以也称单处理。
在代码中加入ReentrantLock对象 ，或者使用synchronized 代码块，保存代码的同步性
或者 上面代码 private static Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
运行结果：
Thread-0 正在运行 Thread-7 正在运行 Thread-6 正在运行 Thread-2 正在运行 Thread-4 正在运行 Thread-3 正在运行 Thread-5 正在运行 Thread-1 正在运行 Thread-9 正在运行 Thread-0进入，并发数：1 Thread-8 正在运行 Thread-0即将离开，并发数：1 Thread-7进入，并发数：1 Thread-7即将离开，并发数：1 Thread-6进入，并发数：1 Thread-6即将离开，并发数：1 Thread-2进入，并发数：1 Thread-2即将离开，并发数：1 Thread-4进入，并发数：1 Thread-4即将离开，并发数：1 Thread-3进入，并发数：1 Thread-3即将离开，并发数：1 Thread-5进入，并发数：1 Thread-5即将离开，并发数：1 Thread-1进入，并发数：1 Thread-1即将离开，并发数：1 Thread-9进入，并发数：1 Thread-9即将离开，并发数：1 Thread-8进入，并发数：1 Thread-8即将离开，并发数：1
此时，实现了互斥锁的功能。
源码解析
Semaphore内部基于AQS的共享模式，所以实现都委托给了Sync类。
这里就看一下NonfairSync的构造方法：
NonfairSync(int permits) { super(permits); }
可以看到直接调用了父类的构造方法，Sync的构造方法如下：
Sync(int permits) { setState(permits); }
可以看到调用了setState方法，也就是说AQS中的资源就是许可证的数量。
获取许可
先从获取一个许可看起，并且先看非公平模式下的实现。首先看acquire方法，acquire方法有几个重载，但主要是下面这个方法
public void acquire(int permits) throws InterruptedException { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); sync.acquireSharedInterruptibly(permits); }
从上面可以看到，调用了Sync的acquireSharedInterruptibly方法，该方法在父类AQS中，如下：
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException { //如果线程被中断了，抛出异常 if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); //获取许可失败，将线程加入到等待队列中 if (tryAcquireShared(arg) < 0) doAcquireSharedInterruptibly(arg); }
AQS子类如果要使用共享模式的话，需要实现tryAcquireShared方法，下面看NonfairSync的该方法实现：
protected int tryAcquireShared(int acquires) { return nonfairTryAcquireShared(acquires); }
该方法调用了父类中的nonfairTyAcquireShared方法，如下：
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) { for (;;) { //获取剩余许可数量 int available = getState(); //计算给完这次许可数量后的个数 int remaining = available - acquires; //如果许可不够或者可以将许可数量重置的话，返回 if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) return remaining; } }
从上面可以看到，只有在许可不够时返回值才会小于0，其余返回的都是剩余许可数量，这也就解释了，一旦许可不够，后面的线程将会阻塞。看完了非公平的获取，再看下公平的获取，代码如下：
protected int tryAcquireShared(int acquires) { for (;;) { //如果前面有线程再等待，直接返回-1 if (hasQueuedPredecessors()) return -1; //后面与非公平一样 int available = getState(); int remaining = available - acquires; if (remaining < 0 || compareAndSetState(available, remaining)) return remaining; } }
从上面可以看到，FairSync与NonFairSync的区别就在于会首先判断当前队列中有没有线程在等待，如果有，就老老实实进入到等待队列；而不像NonfairSync一样首先试一把，说不定就恰好获得了一个许可，这样就可以插队了。
看完了获取许可后，再看一下释放许可。
释放许可
释放许可也有几个重载方法，但都会调用下面这个带参数的方法，
public void release(int permits) { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); sync.releaseShared(permits); }
releaseShared方法在AQS中，如下：
public final boolean releaseShared(int arg) { //如果改变许可数量成功 if (tryReleaseShared(arg)) { doReleaseShared(); return true; } return false; }
AQS子类实现共享模式的类需要实现tryReleaseShared类来判断是否释放成功，实现如下：
protected final boolean tryReleaseShared(int releases) { for (;;) { //获取当前许可数量 int current = getState(); //计算回收后的数量 int next = current + releases; if (next < current) // overflow throw new Error("Maximum permit count exceeded"); //CAS改变许可数量成功，返回true if (compareAndSetState(current, next)) return true; } }
从上面可以看到，一旦CAS改变许可数量成功，那么就会调用doReleaseShared()方法释放阻塞的线
减小许可数量
Semaphore还有减小许可数量的方法，该方法可以用于用于当资源用完不能再用时，这时就可以减小许可证。代码如下：
protected void reducePermits(int reduction) { if (reduction < 0) throw new IllegalArgumentException(); sync.reducePermits(reduction); }
可以看到，委托给了Sync，Sync的reducePermits方法如下：
final void reducePermits(int reductions) { for (;;) { //得到当前剩余许可数量 int current = getState(); //得到减完之后的许可数量 int next = current - reductions; if (next > current) // underflow throw new Error("Permit count underflow"); //如果CAS改变成功 if (compareAndSetState(current, next)) return; } }
从上面可以看到，就是CAS改变AQS中的state变量，因为该变量代表许可证的数量。
获取剩余许可数量
Semaphore还可以一次将剩余的许可数量全部取走，该方法是drain方法，如下：
public int drainPermits() { return sync.drainPermits(); }
Sync的实现如下：
final int drainPermits() { for (;;) { int current = getState(); if (current == 0 || compareAndSetState(current, 0)) return current; } }
可以看到，就是CAS将许可数量置为0。
总结
Semaphore是信号量，用于管理一组资源。其内部是基于AQS的共享模式，AQS的状态表示许可证的数量，在许可证数量不够时，线程将会被挂起；而一旦有一个线程释放一个资源，那么就有可能重新唤醒等待队列中的线程继续执行。
参考： https://www.cnblogs.com/wujiaofen/p/11356436.html
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