Semaphore通过许可机制控制并发线程数，acquire()获取许可，release()释放许可，需确保成对调用以避免资源泄露。
Semaphore（信号量）是Java并发包java.util.concurrent中的一个同步工具类，用来控制同时访问某一资源的线程数量。它通过维护一组许可（permits）来实现线程的等待与释放，常用于限流、资源池管理等场景。
理解Semaphore的基本原理
Semaphore内部维护了一定数量的“许可”。线程在访问受控资源前必须先获取许可，获取成功后才能继续执行；如果当前没有可用许可，线程将被阻塞，直到其他线程释放许可为止。
可以将Semaphore看作一个停车场：假设有10个车位（即10个许可），当车（线程）进入时需要申请一个车位。如果车位已满，后续车辆只能等待，直到有车离开（释放许可）。
- acquire()：尝试获取一个或多个许可，获取不到则阻塞。
- release()：释放一个或多个许可，唤醒正在等待的线程。
- 支持公平与非公平模式：公平模式下，等待最久的线程优先获得许可。
创建和初始化Semaphore
使用Semaphore构造函数指定许可数量，并可选择是否启用公平策略。
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// 创建一个拥有3个许可的非公平Semaphore Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 创建一个公平的Semaphore Semaphore fairSemaphore = new Semaphore(3, true);
通常情况下，非公平模式性能更高，除非有特殊需求要求线程按顺序获取许可。
在多线程中使用Semaphore进行访问控制
下面是一个模拟数据库连接池的例子，限制最多3个线程同时访问数据库。
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class DatabaseAccess {
private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(3); // 最多3个连接
public static void accessDatabase(int threadId) throws InterruptedException {
SEMAPHORE.acquire(); // 获取许可
try {
System.out.println("线程 " + threadId + " 正在访问数据库...");
Thread.sleep(2000); // 模拟操作耗时
System.out.println("线程 " + threadId + " 完成数据库操作");
} finally {
SEMAPHORE.release(); // 释放许可
}
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
new Thread(() -> {
try {
accessDatabase(Thread.currentThread().getId());
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}).start();
}
}
}
在这个例子中，尽管启动了5个线程，但最多只有3个能同时执行数据库操作，其余线程会等待许可释放。
注意事项与最佳实践
使用Semaphore时需要注意以下几点，避免出现死锁或资源泄露：
- 确保每次acquire()后都有对应的release()，推荐放在finally块中。
- 避免在持有许可期间长时间阻塞或执行耗时操作，影响其他线程响应速度。
- 可以根据业务需求动态调整许可数量，但需注意并发安全。
- acquire()方法会响应中断，若不想处理中断异常，可使用acquireUninterruptibly()。
基本上就这些。Semaphore提供了一种灵活的线程数量控制机制，合理使用可以在高并发环境下有效保护共享资源。不复杂但容易忽略的是始终保证许可的正确释放。
