Java面试篇基础部分-Semaphore及其用法详解

Semaphore 是一种基于计数的信号量，在定义信号量对象的时候可以设置一个阈值，然后基于这个阈值，多线程可以竞争访问信号量，线程竞争到许可的信号之后，开始执行具体的业务逻辑，业务逻辑在执行完成之后释放这个许可信号。

在这里插入图片描述
如果许可信号竞争队列超过阈值，新加入的申请信号许可的线程就会被阻塞，知道有其他许可信号被释放。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;public class SemaphoreTest {public static void main(String[] args) {ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();//创建Semaphore信号量，初始化许可大小为3final  Semaphore sp = new Semaphore(3);for(int i=0;i<10;i++){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e2) {e2.printStackTrace();}Runnable runnable = new Runnable(){public void run(){try {//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sp.acquire();} catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "进入，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");try {Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "即将离开");                    sp.release();//释放许可，许可数加1//下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已离开，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");                    }};service.execute(runnable);            }}}

Semaphore 对于锁的申请与释放和ReentrantLock是类似的，通过acquire()方法和release()方法来获取和释放许可信号资源。

Semaphore.acquire()方法与
ReentrantLock.lockInterruptibly()方法的效果是一样的，为可响应中断的锁。也就是说在等待获取许可信号的过程中可以被Thread.interrupt()方法中断而取消对许可信号的申请操作。

除此之外，Semaphore也实现了可轮询的锁请求、定时锁的等功能，以及公平与非公平锁的定义在构造函数中设定

Semaphore锁的释放操作也需要手动进行释放，为此为了避免线程因为异常没有正常释放锁，释放锁的操作必须在finally代码块中完成。

Semaphore也可以用于实现一些对象池、资源池的构建，例如静态全局对象池、数据库连接池等等。

单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class LockTest {public static void main(String[] args) {final Business business = new Business();ExecutorService executor =  Executors.newFixedThreadPool(3);for(int i=0;i<3;i++){executor.execute(new Runnable(){public void run(){business.service();}});}executor.shutdown();}private static class Business{private int count;Lock lock = new ReentrantLock();Semaphore sp = new Semaphore(1);public void service() {//lock.lock();try {//当前线程使用count变量的时候将其锁住，不允许其他线程访问sp.acquire(); } catch (InterruptedException e1) {e1.printStackTrace();}try {count++;try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(count);} catch (RuntimeException e) {e.printStackTrace();}finally{//lock.unlock();sp.release();  //释放锁}}}        }