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Java并发包里的Semaphore是什么_Semaphore核心机制与控制并发示例解析

P粉602998670

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发布时间:2025-12-13 22:54:07

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Semaphore是Java并发包中控制并发线程数量的许可计数器,基于AQS实现,通过acquire/release操作state字段管理许可,支持公平与非公平模式,常用于限制资源访问并发数。

java并发包里的semaphore是什么_semaphore核心机制与控制并发示例解析

Semaphore 是 Java 并发包(java.util.concurrent)中用于**控制并发线程数量**的核心工具类,本质是一个“许可计数器”。它不解决互斥(像 synchronizedReentrantLock 那样只让一个线程进),而是允许最多 N 个线程同时进入临界区——N 就是初始化时设定的许可数(permits)。

Semaphore 是怎么管住并发数的

它背后靠的是 AQS(AbstractQueuedSynchronizer),用 state 字段存当前可用许可数:

  • 调用 acquire():尝试将 state 减 1;若减成功,线程继续;若减后为负(即没许可了),线程入 AQS 等待队列挂起
  • 调用 release():将 state 加 1,并唤醒等待队列中一个线程(非公平模式)或队首线程(公平模式)
  • 许可可批量获取/释放,比如 acquire(2) 表示一次要 2 个许可

公平 vs 非公平:要不要排队

构造时可选是否公平:

  • new Semaphore(3) → 默认非公平:新线程可能插队抢到刚释放的许可,吞吐略高,但老线程可能饿死
  • new Semaphore(3, true) → 公平模式:严格 FIFO,先到先得,避免饥饿,但上下文切换多一点

典型控制并发场景示例

比如限制最多 3 个线程同时访问某慢速资源(如外部 HTTP 接口、数据库连接、文件读写):

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private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

Runnable task = () -> {
  try {
    semaphore.acquire(); // 拿不到许可就阻塞
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行");
    Thread.sleep(1500); // 模拟耗时操作
  } catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt();
  } finally {
    semaphore.release(); // 必须释放,否则许可永远少一个
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已释放");
  }
};

// 启动 6 个线程
for (int i = 0; i < 6; i++) {
  new Thread(task, "T-" + i).start();
}

运行结果会看到:任意时刻最多只有 3 行“开始执行”,其余线程在 acquire() 处等待,等有线程 release() 后才陆续跟进。

实用技巧与避坑点

  • 务必把 release() 放在 finally 块里,防止异常导致许可泄露
  • tryAcquire() 可实现非阻塞限流,适合对响应时间敏感的场景
  • availablePermits() 能查剩余许可数,适合做监控或动态降级
  • 许可数可以动态调整:reducePermits(1) 减少,release() 实际是增加(但通常不建议随意增,易引发逻辑混乱)

基本上就这些。它不复杂,但容易忽略释放和公平性选择的影响。

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