Semaphore（信号量）是Java并发工具包（java.util.concurrent）中提供的一个同步辅助类，用于控制对某个资源的访问数量。它允许一个或多个线程同时访问某个特定的资源或资源池，但是可以通过设置许可的数量来限制并发访问的数量。

基本工作原理

Semaphore的工作原理是基于许可的概念。在创建Semaphore对象时，你需要指定一个许可的数量，这个数量表示同时能够访问资源的线程数。每个线程在访问资源之前，必须先获得一个许可（通过调用acquire()方法）。如果许可的数量为零，则线程将被阻塞，直到其他线程释放许可（通过调用release()方法）。

主要方法

• Semaphore(int permits)：构造一个Semaphore，并设置初始的许可数量。
• void acquire()：从Semaphore获取一个许可，如果当前没有可用的许可，则当前线程将被阻塞，直到有许可可用。
• void release()：释放一个许可，将其返回给Semaphore。如果有其他线程因为调用acquire()方法而被阻塞，并且当前许可的数量小于最大许可数量，则释放许可可能会唤醒一个被阻塞的线程。
• tryAcquire()：尝试从Semaphore获取一个许可，如果当前有可用的许可，则返回true，并将许可的计数减一；如果当前没有可用的许可，则返回false，并且当前线程不会被阻塞。
• tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)：在指定的时间内尝试从Semaphore获取一个许可。如果在指定的时间内成功获取了许可，则返回true；如果在指定的时间内没有获取到许可，则返回false。

使用示例

以下是一个简单的示例，展示了如何使用Semaphore来控制对某个资源的并发访问：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {

    private static final int MAX_PERMITS = 3; // 最大许可数量
    private final Semaphore semaphore;

    public SemaphoreExample() {
        this.semaphore = new Semaphore(MAX_PERMITS);
    }

    public void accessResource(String threadName) {
        try {
            // 获取许可
            semaphore.acquire();
            // 模拟资源访问
            System.out.println(threadName + " 获取到许可，正在访问资源...");
            Thread.sleep(2000); // 模拟资源访问时间
            System.out.println(threadName + " 访问资源完毕，释放许可...");
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            // 释放许可
            semaphore.release();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SemaphoreExample example = new SemaphoreExample();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> example.accessResource(Thread.currentThread().getName())).start();
        }
    }
}

运行结果

Thread-0 获取到许可，正在访问资源...
Thread-1 获取到许可，正在访问资源...
Thread-2 获取到许可，正在访问资源...
（等待一段时间后）
Thread-0 访问资源完毕，释放许可...
Thread-3 获取到许可，正在访问资源...
（再等待一段时间后）
Thread-1 访问资源完毕，释放许可...
Thread-4 获取到许可，正在访问资源...
（最后）
Thread-2 访问资源完毕，释放许可...
Thread-3 访问资源完毕，释放许可...
Thread-4 访问资源完毕，释放许可...

注意事项

• Semaphore可以用于保护一个或多个共享资源的访问，确保在任何时候都不会有超过指定数量的线程同时访问这些资源。
• Semaphore是线程安全的，可以在多个线程中安全地使用。
• 与CountDownLatch不同，Semaphore的许可可以被释放和重新获取，因此它适用于需要多次协调资源访问的场景。
• 在使用Semaphore时，需要确保在最终释放资源时调用release()方法，以避免线程永久阻塞。