本部落格系列是學習併發程式設計過程中的記錄總結。由於文章比較多，寫的時間也比較散，所以我整理了個目錄貼（傳送門），方便查閱。 [併發程式設計系列部落格傳送門](https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/11935423.html) ---------- Semaphore（[' seməf :(r)]）的主要作用是控制執行緒併發的數量。我們可以將Semaphore想象成景區的一個門衛，這個門衛負責發放景區入園的許可證。 景區為了遊客的入園觀賞體驗，決定最多允許200個有個同時在園內觀賞。那麼這個門衛在每天開園的時候手中都會有200張許可證，每當一個遊客要入園的時候門衛會給遊客發放一張許可證，當門衛手中的許可證發完之後再有遊客需要入園的話就必須等待。 當遊客觀賞完畢之後，出園的時候需要將許可證交還到門衛手上。門衛將這些交還的許可證再發等待的遊客，這些遊客就能順利入園了。 ## Semaphore的API簡介 Semaphore的API使用起來也比較簡單，常見的API簡介如下： - Semaphore(int permits):構造方法，建立具有給定許可數的計數訊號量並設定為非公平訊號量。 - Semaphore(int permits,boolean fair):構造方法，當fair等於true時，建立具有給定許可數的計數訊號量並設定為公平訊號量。 - void acquire():從此訊號量獲取一個許可前執行緒將一直阻塞。相當於一輛車佔了一個車位。 - void acquire(int n):從此訊號量獲取給定數目許可，在提供這些許可前一直將執行緒阻塞。比如n=2，就相當於一輛車佔了兩個車位。 - boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)：嘗試獲取，在給定的時間內沒獲取到資源超時 - void release():釋放一個許可，將其返回給訊號量。就如同車開走返回一個車位。 - void release(int n):釋放n個許可。 - int availablePermits()：當前可用的許可數。 ## Semaphore的常見用法 下面給出一個Oracle官方文件中的列子程式碼： ```java class Pool { // 可同時訪問資源的最大執行緒數 private static final int MAX_AVAILABLE = 100; private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true); // 共享資源 protected Object[] items = new Object[MAX_AVAILABLE]; protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE]; public Object getItem() throws InterruptedException { available.acquire(); return getNextAvailableItem(); } public void putItem(Object x) { if (markAsUnused(x)) available.release(); } private synchronized Object getNextAvailableItem() { for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) { if (!used[i]) { used[i] = true; return items[i]; } } return null; } private synchronized boolean markAsUnused(Object item) { for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) { if (item == items[i]) { if (used[i]) { used[i] = false; return true; } else return false; } } return false; } } ``` items陣列可以看成是我們的共享資源，當有執行緒嘗試使用共享資源時，我們要求執行緒先獲得“許可”（呼叫**Semaphore** 的**acquire**方法），這樣執行緒就擁有了許可權，否則就需要等待。當使用完資源後，執行緒需要呼叫**Semaphore** 的**release**方法釋放許可。 ## Semaphore並不能替代synchronized 有些書中提到：如果將Semaphore的許可證數量設定成1的話，就能實現synchronized的功能。其實這種說法是不對的。 下面使用Semaphore來控制對一個賬戶進行併發存錢和取錢的動作，如果Semaphore能實現synchronized的功能的話，賬戶最後的餘額應該還是10000，但程式碼執行後的結果並不是這樣。大家可以執行下面的程式碼看下結果。 ```java public static final int THREAD_COUNT = 100; public static void main(String[] args) { BankAccount myAccount = new BankAccount("accountOfMG", 10000.00); for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { int var = new Random().nextInt(100); Thread.sleep(var); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } double deposit = myAccount.deposit(1000.00); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " balance1:" + deposit); } }).start(); } for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { int var = new Random().nextInt(100); Thread.sleep(var); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } double deposit = myAccount.withdraw(1000.00); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " balance2:" + deposit); } }).start(); } } private static class BankAccount { Semaphore semaphore = new Semaphore(1); String accountName; double balance; public BankAccount(String accountName, double balance) { this.accountName = accountName; this.balance = balance; } public double deposit(double amount) { try { semaphore.acquire(); balance = balance + amount; return balance; } catch (Exception e) { throw new RuntimeException("中斷..."); } finally { semaphore.release(); } } public double withdraw(double amount) { try { semaphore.acquire(); balance = balance - amount; return balance; } catch (Exception e) { throw new RuntimeException("中斷..."); } finally { semaphore.release(); } } } ``` 這裡Semaphore並不能實現synchronized的功能的原因是：Semaphore並不能保證共享變數的可見性。 ## 實現原理 Semaphore底層原理還是基於AQS機制的。這邊就不具體分析了，感興趣的可以參考我前面關於[AQS的文章](https://www.cnblogs.com/54chensongxia/p/11970870.html)。 ## 簡單總結 - Semaphore只能用來做執行緒同步——控制執行緒的執行順序，但是並不能保證執行緒安全； - Semaphore主要用來控制執行緒的併發數量，通常用在限流元件中。 - Semaphore基於AQS機制