Semaphore：让多线程协作有条不紊的信号量
2023-12-03 11:48:50
驾驭并发：使用 Semaphore 控制线程对共享资源的访问
并发编程：共享资源的挑战
在软件开发的汪洋大海中，并发编程是一项颇具挑战性的任务。并发指的是多个线程同时执行代码，共享内存和资源。在这种情况下，协调对共享资源的访问至关重要，否则会导致冲突和不一致。Semaphore，一种强大的 Java 类，应运而生，为我们提供了一个优雅的解决方案来处理这一难题。
Semaphore 的魔力
Semaphore 本质上是一个计数器，控制着同时可以访问共享资源的线程数量。你可以通过指定一个初始许可证数量来创建 Semaphore，这个数量代表了可以同时执行的线程数。
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
在上面的示例中，我们创建了一个允许最多 5 个线程同时访问共享资源的 Semaphore。
获取许可证：进入共享领域
当一个线程需要访问共享资源时，它需要从 Semaphore 获取一个许可证。Semaphore 的 acquire() 方法执行此操作。如果当前有可用的许可证（即计数器大于 0），线程将立即获得许可证并继续执行。否则，线程将被阻塞，直到许可证可用为止。
semaphore.acquire();
释放许可证：释放共享资源
当线程不再需要访问共享资源时，它需要通过调用 Semaphore 的 release() 方法释放许可证。这会将计数器加 1，允许另一个等待许可证的线程继续执行。
semaphore.release();
Semaphore 的优势：多线程协调的利器
Semaphore 比其他同步机制，如 synchronized 和 ReentrantLock，具有几个显著优势：
- 并行执行： Semaphore 允许多个线程同时访问共享资源，而
synchronized和ReentrantLock只能允许一个线程访问。 - 灵活控制： Semaphore 可以轻松控制并发线程的数量，而
synchronized和ReentrantLock只能通过代码实现。
死锁的风险：小心潜伏的陷阱
Semaphore 的一个潜在缺点是它可能导致死锁。死锁是一种令人讨厌的状态，两个或更多线程相互等待对方释放资源，导致整个程序陷入瘫痪。为了避免死锁，你需要精心设计你的程序，确保不会出现这种循环等待。
Semaphore 的应用场景：随处可见的并发控制
Semaphore 在各种并发编程场景中都有着广泛的应用：
- 数据库操作： 控制对数据库连接的并发访问，防止过度连接。
- 文件读写： 协调对文件的读写访问，防止数据损坏。
- 网络通信： 管理网络连接池，优化网络资源的利用。
结语：Semaphore，并发编程的明智之选
Semaphore 是 Java 中一种强大且易于使用的工具，可以帮助你控制并发线程对共享资源的访问。通过合理使用 Semaphore，你可以大大提高程序的性能、稳定性和可维护性。
常见问题解答
-
Semaphore 和
synchronized有什么区别？
Semaphore 允许多个线程同时访问共享资源，而synchronized只能允许一个线程访问。 -
如何避免使用 Semaphore 造成死锁？
你需要精心设计你的程序，确保不会出现循环等待的情况。 -
Semaphore 可以用于哪些应用场景？
数据库操作、文件读写和网络通信等需要控制并发访问的场景。 -
如何创建一个允许 10 个线程并发访问的 Semaphore？
Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
- Semaphore 的
acquire()和release()方法有什么作用？
acquire()方法获取一个许可证，release()方法释放一个许可证。
