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定义
Semaphore（信号量）是Java并发编程中的一个同步工具类，用于控制对共享资源的访问。它通过维护一个计数器来管理多个线程对资源的并发访问数量。这个计数器表示当前可用的许可数，每当一个线程获取资源时，计数器减一；当线程释放资源时，计数器加一。如果计数器为零，则任何试图获取许可的线程都会被阻塞，直到有其他线程释放许可为止。
使用方法
Semaphore提供了几个关键方法：
acquire(): 尝试获取一个许可。如果没有可用的许可，调用此方法的线程将被阻塞，直到有许可被释放。release(): 释放一个许可，增加可用的许可数量。如果有线程因为调用acquire()而阻塞，那么这些线程将有机会继续执行。tryAcquire(): 尝试立即获取一个许可，如果成功则返回true，否则返回false。availablePermits(): 返回当前可用的许可数量。
主要用途
Semaphore的主要用途包括：
- 限制资源的并发访问：例如，限制数据库连接池的大小，确保同时只有固定数量的线程可以访问数据库。
- 实现限流：例如，限制某个服务的并发请求数量，防止系统过载。
- 实现生产者-消费者模式：通过两个Semaphore对象，一个用于控制空槽的数量，另一个用于控制满槽的数量，从而实现生产者和消费者的协调。
- 控制并发任务的数量：例如，限制同时运行的任务数量，避免系统资源耗尽。
使用场景示例
假设我们有一个文件服务器，需要限制同时读写文件的数量。我们可以使用Semaphore来实现这一需求。
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class FileServer {
private final Semaphore semaphore;
public FileServer(int maxConcurrentReads) {
// 初始化信号量，最大并发读操作数为maxConcurrentReads
this.semaphore = new Semaphore(maxConcurrentReads);
}
public void readFile(String fileName) {
try {
// 尝试获取一个许可
semaphore.acquire();
System.out.println("Reading file: " + fileName);
// 模拟读取文件的操作
Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
System.out.println("Finished reading file: " + fileName);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 释放许可
semaphore.release();
}
}
public static void main(String[] args) {
FileServer server = new FileServer(3); // 允许最多3个并发读操作
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int fileIndex = i;
new Thread(() -> server.readFile("file" + fileIndex)).start();
}
}
}
在这个示例中，我们创建了一个FileServer类，其中包含一个Semaphore对象。构造函数接受一个参数maxConcurrentReads，表示允许的最大并发读操作数。在readFile方法中，我们使用acquire()方法尝试获取一个许可，如果成功则进行文件读取操作，完成后使用release()方法释放许可。这样就能确保同时只有最多maxConcurrentReads个线程在进行文件读取操作。