Java中的信号量

什么是信号量？

信号量是一种用于控制多线程并发访问共享资源的技术。它可以限制同时访问某个资源的线程数量，保证线程的安全性。

Java中的信号量实现

在Java中，信号量的实现由java.util.concurrent.Semaphore类提供。该类提供了一组用于操作信号量的方法。

创建信号量对象

可以使用以下代码创建一个信号量对象：

Semaphore semaphore = new Semaphore(int permits);

permits参数表示同时允许访问共享资源的线程数量。例如，如果permits为2，则同一时间最多允许两个线程访问共享资源。

信号量的基本操作

下面是信号量的一些基本操作：

控制许可数量

可以使用以下方法获取当前可用的许可数量：

int availablePermits = semaphore.availablePermits();

该方法返回一个整数，表示当前可用的许可数量。

获取许可

线程通过调用acquire()方法来获取一个许可，如果没有可用的许可，线程将被阻塞直到有一个许可可用：

semaphore.acquire();

acquire()方法可能会抛出InterruptedException异常。

释放许可

线程使用release()方法来释放一个许可，使其他等待线程可以获取到许可：

semaphore.release();

尝试获取许可

可以使用tryAcquire()方法尝试获取一个许可，如果成功获取到许可，则返回true，否则返回false：

boolean acquired = semaphore.tryAcquire();

信号量的应用场景

信号量在多线程编程中有广泛的应用场景，例如：

• 控制数据库连接池的最大连接数
• 控制同时访问某个有限资源的线程数量
• 控制同时执行某个任务的线程数量

示例代码

下面是一个使用信号量的示例代码，用于控制最多两个线程同时访问共享资源的情况：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    private static final int MAX_THREADS = 5;
    private static final int MAX_AVAILABLE_PERMITS = 2;
    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(MAX_AVAILABLE_PERMITS);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Worker());
            thread.start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();
                // 执行需要访问共享资源的操作
                System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getId() + " is accessing the resource.");
                Thread.sleep(2000); // 模拟执行操作的时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        }
    }
}

以上代码创建了5个线程，并通过信号量控制同时访问共享资源的线程数量不超过2个。

总结

信号量是一种用于控制多线程并发访问共享资源的技术。在Java中，可以使用java.util.concurrent.Semaphore类来实现信号量。通过正确定义许可数量，合理地获取和释放许可，可以实现对共享资源的安全访问。

参考链接：Semaphore (Java Platform SE 11)