Java中的Semaphore类

Java.util.concurrent.Semaphore是Java提供的一个多线程并发控制类。Semaphore旨在限制同时访问共享资源的线程数，以便在并发环境中实现同步。Semaphore还可以用作获取有限数量资源的许可机制。

Semaphore的概念

Semaphore是一个线程同步工具，常常被用于限制并发线程数的访问。Semaphore的本质是一个计数器，他可以控制同时访问的线程的数量。Semaphore包括两个主要操作：acquire和release。

• acquire方法：当一个线程调用acquire方法时，Semaphore会将计数器减一，如果当前计数器的值为0，那么这个线程会被阻塞，直到有另一个线程调用了release方法，将计数器的值加一，此时被阻塞的线程才能继续执行。

• release方法：当有一个线程调用release方法时，Semaphore会将计数器的值加1，此时如果有线程在等待该Semaphore的许可，它将被唤醒，继续执行。

Semaphore的应用

Semaphore的最大作用就是用来控制并发线程的数量。比如，有一些资源（如数据库连接池）在同一时间只能被有限个线程访问，此时可以使用Semaphore来维护这个访问上限。

Semaphore还可以用作一种“开关”，当需要一定条件组满足时才能继续执行时，可以使用Semaphore来达到此目的。

Semaphore的代码示例

下面给出一个简单的例子，使用Semaphore控制并发访问线程的数量。

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    // 创建Semaphore实例，限制同时执行的线程数量为5
    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

    public static void main(String[] args) {
        // 创建20个线程执行任务
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(new Task()).start();
        }
    }

    static class Task implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 获取Semaphore的许可
                semaphore.acquire();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": acquire semaphore permit.");
                // 模拟耗时的任务操作
                Thread.sleep(1000);
                // 释放Semaphore的许可
                semaphore.release();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": release semaphore permit.");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

上面例子创建了20个线程，这些线程会执行相同的任务。当每个线程获取到Semaphore的许可时，即打印“acquire semaphore permit.”，当完成任务并释放Semaphore的许可时，即打印“release semaphore permit.”。由于Semaphore的限制，同时执行的线程数量在5以内。

Semaphore的总结

在多线程并发应用中，Semaphore是一种常用的控制并发线程数量的工具。Semaphore可以限制同时访问共享资源的线程数，也可以用作获取有限数量资源的许可机制，通过acquire和release方法来控制访问线程的数量。Semaphore的实现可以帮助我们实现多线程的协作和同步，从而编写出更高效和更完善的多线程应用。