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Java并发编程中Semaphore有什么作用_资源控制模型说明

P粉602998670

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发布时间:2026-02-26 13:33:13

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来源于php中文网

原创

semaphore的核心作用是限制并发数而非保证线程安全;它通过acquire/release控制资源配额,需成对调用且置于finally块;公平模式启用fifo排队防饥饿但性能略低;acquire(n)要求原子性扣减n个许可。

java并发编程中semaphore有什么作用_资源控制模型说明

Semaphore 的核心作用是对共享资源施加明确的并发数上限——它不解决线程安全(如数据竞争),而是解决“太多人同时抢一个有限资源”带来的过载问题。

比如:你有 3 个数据库连接,却有 20 个线程争着用;你提供一个文件写入服务,但磁盘 I/O 能力只撑住 5 路并发;你调用一个外部 HTTP 接口,对方限流为 QPS=10。这些场景下,Semaphore 就是那个“发号排队”的管理员。


acquire() 和 release() 必须成对出现,否则会永久阻塞

这是最常踩的坑:忘记 release(),或在异常路径里没进 finally 块。

  • acquire() 成功后,许可计数器减 1;若为 0,后续线程调用 acquire() 就会无限期挂起
  • release() 不校验调用者是否曾 acquire() 过——它只是无条件给计数器 +1
  • 所以一旦漏掉 release(),可用许可数永远回不到初始值,整个系统逐步“卡死”
try {
    semaphore.acquire();
    doSomething(); // 可能抛异常
} catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt();
    return;
} finally {
    semaphore.release(); // ✅ 必须放在这里
}

公平模式(fair = true)不是“性能更好”,而是“更守序”

默认构造是 new Semaphore(3),即非公平模式;加 true 才启用 FIFO 排队:

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  • 非公平:新线程可能插队抢到刚释放的许可,吞吐略高,但老线程可能一直等不到(饥饿)
  • 公平:严格按等待时间排序,避免饥饿,但每次获取许可都要走队列查找,延迟略高
Semaphore fairSemaphore = new Semaphore(3, true); // 公平
Semaphore unfairSemaphore = new Semaphore(3);      // 默认非公平

实测中,除非你明确观察到某类请求长期超时(怀疑饥饿),否则别盲目开公平模式。


一次 acquire 多个许可(acquire(int n))要小心整除逻辑

当你用 acquire(2),不代表“只要剩 ≥2 个就一定能拿到”——它要求**原子性地一次性扣减 2 个**。

  • 若当前 availablePermits() 是 1,acquire(2) 仍会阻塞,哪怕稍后有人 release() 1 次也不够
  • 常见误用:想“尽量拿,拿多少算多少”,但 Semaphore 不支持“尝试拿最多 N 个”,只支持“要么全拿,要么等”
  • 需要弹性配额?自己封装逻辑,用 tryAcquire(n) 循环重试
  • 需要分批释放?release(2) 合法,且会立刻唤醒最多 2 个等待线程(取决于当前队列长度)

关键点其实就一个:把 Semaphore 当作“资源配额闸门”,而不是“锁”。它不管临界区里干了什么,只管“此刻允许几个人进门”。配额设太小,业务吞吐上不去;设太大,下游扛不住;漏关闸门(漏 release),整条流水线就停摆。

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