一、概述
技术信号量用来控制能够同时访问某特定资源的活动的数量，或者同时执行某一给定操作的数据。计数信号量可以用来实现资源池或者给一个容器限定边界。
信号量维护了一个许可集，许可的初始量通过构造函数传递给Semaphore。活动能够获取许可，并在使用之后释放许可，如果没有可用的许可，acquire方法会被阻塞，直到有可用的为止。每个release方法添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。
计算信号量的一种退化形式是二元信号量：一个计数初始值为1的Semaphore，二元信号量可用作互斥锁。
二、应用场景
信号量可用来实现资源池，比如数据库连接池。示例代码如下：
class Pool
{
private static final int MAX_AVAILABLE = 100;
private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true); public Object getItem() throws InterruptedException
{
available.acquire();
return getNextAvailableItem();
} public void putItem(Object x)
{
if (markAsUnused(x))
available.release();
}
MyResource resource1=new MyResource("资源1");
MyResource resource2=new MyResource("资源2");
MyResource resource3=new MyResource("资源3");
protected MyResource[] items = new MyResource[]{resource1,resource2,resource3};
protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];
protected synchronized Object getNextAvailableItem()
{
for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i)
{
if (!used[i])
{
used[i] = true;
return items[i];
}
}
return null; // not reached
} protected synchronized boolean markAsUnused(Object item)
{
for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i)
{
if (item == items[i])
{
if (used[i])
{
used[i] = false;
return true;
}
else
return false;
}
}
return false;
}
}
class MyResource
{
String resourceName;
public MyResource(String resourceName)
{
this.resourceName=resourceName;
}
}
三、使用方法
构造函数：
Semaphore(int permits)：创建具有给定许可数和非公平设置的Semaphore
Semaphore(int permits，boolean fair)：此类的构造方法可选地接受一个公平 参数。当设置为 false 时，此类不对线程获取许可的顺序做任何保证。特别地，闯入是允许的，也就是说可以在已经等待的线程前为调用 acquire() 的线程分配一个许可，从逻辑上说，就是新线程将自己置于等待线程队列的头部。当公平设置为 true 时，信号量保证对于任何调用获取方法的线程而言，都按照处理它们调用这些方法的顺序（即先进先出；FIFO）来选择线程、获得许可。注意，FIFO 排序必然应用到这些方法内的指定内部执行点。所以，可能某个线程先于另一个线程调用了 acquire，但是却在该线程之后到达排序点，并且从方法返回时也类似。
Semaphore还提供一些其他方法：
- int availablePermits() ：返回此信号量中当前可用的许可证数。
- int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
- boolean hasQueuedThreads() ：是否有线程正在等待获取许可证。
- void reducePermits(int reduction) ：减少reduction个许可证。是个protected方法。
- Collection getQueuedThreads() ：返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。
示例代码如下：
public class SemaphoreTest
{ public static void main(String[] args)
{
Semaphore semaphore=new Semaphore(3);
for(int i=0;i<5;i++)
{
MyThread myThread=new MyThread("线程"+i, semaphore);
myThread.start();
}
}
static class MyThread extends Thread
{
String name;
Semaphore semaphore;
public MyThread(String name,Semaphore semaphore)
{
this.name=name;
this.semaphore=semaphore;
}
@Override
public void run()
{
try
{
semaphore.acquire();
System.out.println(name+"获取信号量，开始工作...");
Thread.sleep(3000);
System.out.println(name+"工作结束"+"，正在等待获取许可证的线程数："+semaphore.getQueueLength());
}
catch (InterruptedException e)
{
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}
finally
{
semaphore.release();
}
}
}
}
执行结果如下：
四、参考资料
1、Java并发编程实践