深入浅出 java Semaphore
发布时间：2023-08-14 10:38:28
Semaphore 是什么 Semaphore 也叫信号量，在 JDK1.5 被引入，可以用来控制同时访问特定资源的线程数量，通过协调各个线程，以保证合理的使用资源。
Semaphore 内部维护了一组虚拟的许可，许可的数量可以通过构造函数的参数指定。
访问特定资源前，必须使用 acquire 方法获得许可，如果许可数量为 0，该线程则一直阻塞，直到有可用许可。访问资源后，使用 release 释放许可。Semaphore 和 ReentrantLock 类似，获取许可有公平策略和非公平许可策略，默认情况下使用非公平策略。
应用场景 Semaphore 可以用来做流量分流，特别是对公共资源有限的场景，比如数据库连接。假设有这个的需求，读取几万个文件的数据到数据库中，由于文件读取是 IO 密集型任务，可以启动几十个线程并发读取，但是数据库连接数只有 10 个，这时就必须控制最多只有 10 个线程能够拿到数据库连接进行操作。这个时候，就可以使用 Semaphore 做流量控制。
public class SemaphoreTest {private static final int COUNT = 40;private static Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(COUNT);private static Semaphore semaphore = new Semaphore(10);public static void main(String[] args) {for (int i=0; i< COUNT; i++) {executor.execute(new ThreadTest.Task());}}
通过 unsafe.compareAndSwapInt 修改 state 的值，确保同一时刻只有一个线程可以释放成功。许可释放成功，当前线程进入到 AQS 的 doReleaseShared 方法，唤醒队列中等待许可的线程。也许有人会有疑问，非公平性体现在哪里？当一个线程 A 执行 acquire 方法时，会直接尝试获取许可，而不管同一时刻阻塞队列中是否有线程也在等待许可，如果恰好有线程 C 执行 release 释放许可，并唤醒阻塞队列中第一个等待的线程 B，这个时候，线程 A 和线程 B 是共同竞争可用许可，不公平性就是这么体现出来的，线程 A 一点时间都没等待就和线程 B 同等对待。
公平策略
acquire 实现，核心代码如下：
protected int tryAcquireShared(int acquires) {for (;;) {if (hasQueuedPredecessors())return -1;int available = getState();int remaining = available - acquires;if (remaining < 0 ||compareAndSetState(available, remaining))return remaining;}}acquires
值默认为 1，表示尝试获取 1 个许可，remaining 代表剩余的许可数。可以看到和非公平策略相比，就多了一个对阻塞队列的检查。
如果阻塞队列没有等待的线程，则参与许可的竞争。否则直接插入到阻塞队列尾节点并挂起，等待被唤醒。release 实现，和非公平策略一样。
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