信号量（Semaphore）
一个同步对象，用于保持在0至指定最大值之间的一个计数值。
当线程完成一次对该
semaphore对象的等待（wait）时，该计数值减一当线程完成一次对semaphore对象的释放（release）时，计数值加一
当计数值为0，则线程等待该semaphore对象不再能成功直至该semaphore对象变成signaled状态。
semaphore对象的计数值大于0，为signaled状态计数值等于0，为nonsignaled状态
semaphore对象适用于控制一个仅支持有限个用户的共享资源，是一种不需要使用忙碌等待（busy waiting）的方法。
信号量的概念是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·戴克斯特拉（Edsger W. Dijkstra）发明的，广泛的应用于不同的操作系统中。
在系统中，给予每一个进程一个信号量，代表每个进程目前的状态，未得到控制权的进程会在特定地方被强迫停下来，等待可以继续进行的信号到来。
如果信号量是一个任意的整数，通常被称为计数信号量（Counting semaphore），或一般信号量（general semaphore）
如果信号量只有二进制的0或1，称为二进制信号量（binary semaphore）。
在linux系统中，二进制信号量（binary semaphore）又称互斥锁（Mutex）。
语法
计数信号量具备两种操作动作，之前称为 V（又称signal()）与 P（wait()）
V操作会增加信号量 S的数值，P操作会减少它。
运作方式：
初始化，给与它一个非负数的整数值
运行 P（wait()），信号量S的值将被减少。企图进入临界区块的进程，需要先运行 P（wait()）。当信号量S减为负值时，进程会被挡住，不能继续；当信号量S不为负值时，进程可以获准进入临界区块。
运行 V（又称signal()），信号量S的值会被增加。结束离开临界区块的进程，将会运行 V（又称signal()）。
当信号量S不为负值时，先前被挡住的其他进程，将可获准进入临界区块
Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。很多年以来，我都觉得从字面上很难理解Semaphore所表达的含义，只能把它比作是控制流量的红绿灯，比如XX马路要限制流量，只允许同时有一百辆车在这条路上行使，其他的都必须在路口等待，所以前一百辆车会看到绿灯，可以开进这条马路，后面的车会看到红灯，不能驶入XX马路，但是如果前一百辆中有五辆车已经离开了XX马路，那么后面就允许有5辆车驶入马路，这个例子里说的车就是线程，驶入马路就表示线程在执行，离开马路就表示线程执行完成，看见红灯就表示线程被阻塞，不能执行。
Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。
提供了2个构造器
permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问
fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：
获取一个许可
获取一个许可,若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。
获取permits个许可
释放一个许可
release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。
释放permits个许可
这4个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：
尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则立即返回false
还可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目
应用场景
假若一个工厂有5台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现：
public class Test { public static void main(String[] args) { int N = 8; //工人数
Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目
for(int i=0;i<N;i++) new Worker(i,semaphore).start();
}
static class Worker extends Thread{ private int num; private Semaphore semaphore; public Worker(int num,Semaphore semaphore){ this.num = num; this.semaphore = semaphore;
}
@Override
public void run() { try {
semaphore.acquire();
System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}输出
工人0占用一个机器在生产... 工人1占用一个机器在生产... 工人2占用一个机器在生产... 工人4占用一个机器在生产... 工人5占用一个机器在生产... 工人0释放出机器 工人2释放出机器 工人3占用一个机器在生产... 工人7占用一个机器在生产... 工人4释放出机器 工人5释放出机器 工人1释放出机器 工人6占用一个机器在生产... 工人3释放出机器 工人7释放出机器 工人6释放出机器
Semaphore可以用于做流量控制，特别公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是I/O密集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有十个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这个时候，我们就可以使用Semaphore来做流控，代码如下：
public class SemaphoreTest { private static final int THREAD_COUNT = 30; private static ExecutorService threadPool = Executors
.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT); private static Semaphore s = new Semaphore(10); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
threadPool.execute(new Runnable() { @Override
public void run() { try {
s.acquire();
System.out.println("save data");
s.release();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
}
threadPool.shutdown();
}
}在代码中，虽然有30个线程在执行，但是只允许10个并发的执行。Semaphore的构造方法Semaphore(int permits) 接受一个整型的数字，表示可用的许可证数量。Semaphore(10)表示允许10个线程获取许可证，也就是最大并发数是10。Semaphore的用法也很简单，首先线程使用Semaphore的acquire()获取一个许可证，使用完之后调用release()归还许可证。还可以用tryAcquire()方法尝试获取许可证。
其他方法
Semaphore还提供一些其他方法：
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。
作者：芥末无疆sss
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來源：简书
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