Semaphore源码解析，直击核心概念！
2023-10-05 22:38:12
Semaphore：控制并发访问的利器
在多线程编程中，控制并发访问至关重要。Semaphore（信号量）是 Java 中一款强有力的工具，可用于管理同时访问特定资源的线程数量。了解 Semaphore 的工作原理和使用方式，对于构建健壮、高效的并发应用程序至关重要。
什么是 Semaphore？
Semaphore 就像一个看门人，控制着特定资源的访问。它跟踪着可用许可证的数量，每个许可证代表一个线程可以访问该资源的权利。当一个线程想要访问资源时，它必须先获取一个许可证。如果没有许可证可用，它将等待，直到有许可证可用为止。
Semaphore 的工作原理
Semaphore 由三个关键组件组成：
- 许可证数量： 它表示同时可以访问该资源的线程数量。
- 公平标志： 它指示 Semaphore 是否公平地分配许可证。如果公平，则按先到先得的顺序分配许可证；如果不公平，则不保证顺序。
- 等待队列： 它存储着正在等待许可证的线程。
Semaphore 的使用方法
Semaphore 提供了一系列方法来控制并发访问：
- acquire()： 获取一个许可证。如果没有可用许可证，线程将被阻塞，直到许可证可用。
- release()： 释放一个许可证，允许另一个线程访问资源。
- tryAcquire()： 尝试获取一个许可证。如果成功，返回 true；否则返回 false。
- availablePermits()： 获取当前可用的许可证数量。
- reducePermits(int reduction)： 减少许可证数量。
- getQueueLength()： 获取等待队列的长度。
- isFair()： 获取 Semaphore 是否公平。
Semaphore 的应用
Semaphore 可用于实现独占锁和共享锁。
- 独占锁： 创建一个具有一个许可证的 Semaphore。当一个线程获取许可证时，其他线程将无法访问资源。
- 共享锁： 创建一个具有大于一个许可证的 Semaphore。多个线程可以同时访问资源，只要可用的许可证数量不超过 Semaphore 的许可证数量。
代码示例：
以下是使用 Semaphore 实现独占锁的示例代码：
Semaphore semaphore = new Semaphore(1, true);
// 获取许可证
semaphore.acquire();
// 访问资源
// 释放许可证
semaphore.release();
常见问题解答
1. Semaphore 与锁有什么区别？
Semaphore 与锁类似，但提供了更灵活的并发控制。锁只能由一个线程同时持有，而 Semaphore 可以同时持有多个许可证，允许多个线程访问资源。
2. Semaphore 是否公平？
可以通过设置公平标志来控制 Semaphore 的公平性。如果公平，则按照先到先得的顺序分配许可证；如果不公平，则不保证顺序。
3. 如何避免死锁？
在使用 Semaphore 时，避免死锁非常重要。死锁是指两个或多个线程相互等待，导致程序停止。可以通过仔细设计并发代码来避免死锁。
4. Semaphore 的性能如何？
Semaphore 的性能取决于许可证的数量和公平标志。公平的 Semaphore 性能通常较低，因为需要维护等待队列。
5. Semaphore 在哪些情况下有用？
Semaphore 在控制同时访问特定资源的线程数量时很有用，例如数据库连接池、文件系统访问和互斥器。
