多路并发下的Semaphore：JUC之AQS

2023-10-26 15:22:43

在Java并发编程中，synchronized 是一种常用的同步机制，它提供互斥锁语义，确保同一时刻只有一个线程可以获取执行代码的锁。然而，在某些场景下，我们需要使用多把锁来协调多个线程之间的访问，此时 Semaphore 就派上用场了。

Semaphore

Semaphore（信号量）是一种用于限制对共享资源访问数量的同步器。它允许指定数量的线程同时访问该资源，超过该数量的线程将被阻塞。

在Java中，Semaphore 被实现为 java.util.concurrent.Semaphore 类，它基于 AQS （AbstractQueuedSynchronizer）框架构建。AQS 是一个同步队列，它使用一个队列来管理等待获取锁的线程。

Semaphore 的工作原理

Semaphore 使用一个整数值 permits 来表示可用的许可证数量。当一个线程想要获取一个许可证时，它会调用 acquire() 方法。如果 permits 大于 0，该线程将获得许可证并继续执行。否则，该线程将被阻塞，直到有许可证可用。

当一个线程完成对资源的访问后，它会调用 release() 方法来释放许可证。这会增加 permits 的值，从而允许另一个线程获取许可证。

Semaphore 的特性

公平性： AQS 框架保证了线程获取许可证的公平性，即先请求的线程将优先获取许可证。
可重入性： 同一个线程可以多次获取同一个许可证，而不会被阻塞。
超时： 我们可以设置一个超时时间，如果在指定时间内没有获取到许可证，则抛出异常。

Semaphore 的应用场景

Semaphore 有着广泛的应用场景，例如：

资源池管理： 限制对资源池中资源的并发访问数量。
限流： 控制对服务的并发请求数量。
多线程协调： 协调多个线程之间的访问顺序。

Semaphore 的示例

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {

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

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 获取许可证
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得许可证");
                    // 模拟资源访问
                    Thread.sleep(1000);
                    // 释放许可证
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}