個人博客請訪問 http://www.x0100.top
前言：在多線程環境的同步中，我們爲了讓每個線程具有同步的作用，經常採用synchronize、reetrantlock等同步手段進行上鎖，以便在同一時間只能有一個線程具有訪問變量和讀寫變量的權力。然而假如實際的業務場景是允許一組線程訪問（組線程數量有限），如何控制一組線程的同步，如果再採取加鎖的方法就有點過猶不及了。那麼此時信號量就閃亮登場了，對於一組線程的同步訪問，對它來說就是小菜一碟。
目錄
「一：semphore的簡介」
「二：semphore的使用方法」
「三：使用實例」
「四：總結」
一：semphore的簡介
1.1:概念
semphpore是jdk提供的一個併發工具類，它位於java.util.concurrent包下，在jdk中對它是這樣定義的：
一個計數信號量。從概念上講，信號量維護了一個許可集。如有必要，在許可可用前會阻塞每一個 acquire()，然後再獲取該許可。每個 release() 添加一個許可，從而可能釋放一個正在阻塞的獲取者。但是，不使用實際的許可對象，Semaphore 只對可用許可的號碼進行計數，並採取相應的行動，Semaphore 通常用於限制可以訪問某些資源（物理或邏輯的）的線程數目。**簡單解釋一下這段概念：它就是說semphpore可以對一組線程進行限定，線程每次訪問程序之前必須通過它的acquire()方法進入一個房間，也就是沒有調用 acquire()方法，線程是無法讀取程序的，然後再通過release()方法釋放這個線程，其他線程後面才能進入,而它是否允許是通過計數來完成的。
1,.2:理解
舉個通俗的例子,假如我們要從出發地A到目的地B,有一輛車,它只能容納4個人，
而我們一共有10個人要從A到B,這輛車就好比是資源，
而人乘車這一行爲就是線程訪問資源，
我們進入車需要車票，車票就可以理解爲信號量，
一次只能進入4個人，其他人只能等待（線程wait，處於阻塞狀態），
而到了目的地或者有人中途下車了，此時就是release()，
釋放信號量，那麼等待的人才會獲得允許上車，每次進入的時候，都會進行計數。
二：semphore的使用方法
2.1：acquire()方法
acquire() 從此信號量獲取一個許可，在提供一個許可前一直將線程阻塞，否則線程被中斷。 |
|
|---|---|
acquire(int permits) 從此信號量獲取給定數目的許可，在提供這些許可前一直將線程阻塞，或者線程已被中斷。 |
|
|---|---|
acquire方法提供了兩種不同的參數用來重載，
它主要用於來控制線程是否允許從阻塞狀態到活動狀態，
有點類似於進入高速公路前的“通行證”，
只有調用了這個方法，線程才能從阻塞狀態變爲被喚醒。
而acquire(int permits),
則提供了指定數量的線程數用來允許此信號量獲取一次進入的數量，
這個方法比較常用，它經常被用於控制一組線程進行訪問資源
「2.2：release()方法」
release() 釋放一個許可，將其返回給信號量。 |
|
|---|---|
release(int permits) 釋放給定數目的許可，將其返回到信號量。 |
release方法和acquire方法相對應，通acquire方法獲取了通行證，那麼當使用完資源的時候，出去的時候就要調用release方法進行釋放鎖，這樣其他線程纔有資格再調用acquire方法再次獲取"通行證”。同樣它提供了重載的方法可以允許一次釋放很多線程。
三：使用實例
3.1：現在來模擬10個人乘車，一輛車只能容納4個人，所以一次只能進入4個人，而其他人只能處於阻塞狀態，只有獲取許可，才能進入車中，當一個人下來的時候其他人才能進入繼續乘車
3.2：程序實例
3.2.1：我們先來模擬一個人，定義它的行爲乘車和下車，比較簡單，下面給出示例代碼：
public class Person {
private static final String suffix="號開始乘車";
private static final String suffix2="號出來了";
/**
* 編號
*/
private Integer no;
public Person(Integer no) {
this.no = no;
}
public void riding(){
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
System.out.println(stringBuilder.append(this.getNo()).append(suffix));
}
public void out(){
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
System.out.println(stringBuilder.append(this.getNo()).append(suffix2));
}
public Integer getNo() {
return no;
}
public void setNo(Integer no) {
this.no = no;
}
}
3.2.2：再來定義一個乘車的線程,擁有信號量和人兩個引用：
public class RideThread implements Runnable {
private Semaphore semp;
private Person person;
public RideThread(Semaphore semp, Person person) {
this.semp = semp;
this.person = person;
}
public void run() {
try {
// 獲取許可
semp.acquire();
person.riding();
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
person.out();
// 訪問完後，釋放
semp.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}
3.2.3：測試類
public class SemphoreTest {
public static final Integer personNums=10;
public static void main(String[] args) {
// 線程池
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
// 只能4個人能同時上車
final Semaphore semp = new Semaphore(4);
// 模擬10個人乘車
for (int index = 0; index < personNums; index++) {
final int NO = index;
Person person = new Person(NO);
exec.submit(new RideThread(semp,person));
}
System.out.println(semp.isFair());
// 退出線程池
exec.shutdown();
}
}
3.3：輸出結果
"D:\Java\jdk 1.8.0_1\bin\java" -Didea.launcher.port=7532 "-Didea.launcher.bin.path=D:\IntelliJ IDEA 2016.3.4\bin" -Dfile.encoding=GBK -classpath "D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\charsets.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\deploy.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\access-bridge-32.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\javaws.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\jce.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\jfr.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\jfxswt.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\jsse.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\management-agent.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\plugin.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\resources.jar;D:\Java\jdk 1.8.0_1\jre\lib\rt.jar;E:\Elas Search\Test\out\production\Test;D:\IntelliJ IDEA 2016.3.4\lib\idea_rt.jar" com.intellij.rt.execution.application.AppMain Semphore.SemphoreTest
1號開始乘車
0號開始乘車
3號開始乘車
2號開始乘車
false
3號出來了
4號開始乘車
2號出來了
5號開始乘車
4號出來了
6號開始乘車
5號出來了
7號開始乘車
1號出來了
8號開始乘車
8號出來了
9號開始乘車
7號出來了
0號出來了
6號出來了
9號出來了
可以看出來最開始先進入4個人乘車，首先4個人獲取了許可證，然後後面的都是一個出來，另一個進去，只有當一個線程獲取信號量再釋放信號量的時候,其它線程才能乘車。這樣按照順序，嚴格限定每次只有空位的時候其他線程才能訪問資源！觀察結果，會發現最開始的4個是雜序的(後面進入的順序是for循環控制的)，這是“非公平的”，因爲在構造Semphore的時候，沒有限定第二個參數isFair,這樣默認是非公平的，符合按照順序來進行線程的訪問，假如要公平的話，我們可以指定第二個參數爲true,這樣構造出來的Semhore就是公平的，很多線程去搶，誰搶到是誰的，我們把第二個參數設置爲true來觀察一下輸出的結果：
是否是公平鎖:true
0號開始乘車
1號開始乘車
2號開始乘車
3號開始乘車
執行了很多次，都可以看出來最開始的線程是按照順序進行的，這就是公平信號量，嚴格遵守順序依次執行！
「四：總結」
本篇博客講述了Semphore的使用方法，只是拋磚引玉簡單的闡述了幾個重要的方法和基本使用，在實際的開發中，會遇到更加複雜的業務場景，如何選擇jdk提供給我們的便捷的開發工具，在併發中做到沒有髒數據，高效、穩定是我們每個開發者都將追求的目標。