并发工具类（三）控制并发线程数的Semaphore

简介

Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。很多年以来，我都觉得从字面上很难理解Semaphore所表达的含义，只能把它比作是控制流量的红绿灯，比如XX马路要限制流量，只允许同时有一百辆车在这条路上行使，其他的都必须在路口等待，所以前一百辆车会看到绿灯，可以开进这条马路，后面的车会看到红灯，不能驶入XX马路，但是如果前一百辆中有五辆车已经离开了XX马路，那么后面就允许有5辆车驶入马路，这个例子里说的车就是线程，驶入马路就表示线程在执行，离开马路就表示线程执行完成，看见红灯就表示线程被阻塞，不能执行。

应用场景

Semaphore可以用于做流量控制，特别公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有十个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这个时候，我们就可以使用Semaphore来做流控，代码如下：

 
       01 
       public class SemaphoreTest { 
      
       02 
         
       03 
           private static final int THREAD_COUNT = 30; 
      
       04 
         
       05 
           private static ExecutorService threadPool = Executors 
      
       06 
                   .newFixedThreadPool(THREAD_COUNT); 
      
       07 
         
       08 
           private static Semaphore s = new Semaphore(10); 
      
       09 
         
       10 
           public static void main(String[] args) { 
      
       11 
               for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { 
      
       12 
                   threadPool.execute(new Runnable() { 
      
       13 
                       @Override 
      
       14 
                       public void run() { 
      
       15 
                           try { 
      
       16 
                               s.acquire(); 
      
       17 
                               System.out.println("save data"); 
      
       18 
                               s.release(); 
      
       19 
                           } catch (InterruptedException e) { 
      
       20 
                           } 
      
       21 
                       } 
      
       22 
                   }); 
      
       23 
               } 
      
       24 
         
       25 
               threadPool.shutdown(); 
      
       26 
           } 
      
       27 
       }

在代码中，虽然有30个线程在执行，但是只允许10个并发的执行。Semaphore的构造方法Semaphore(int permits) 接受一个整型的数字，表示可用的许可证数量。Semaphore(10)表示允许10个线程获取许可证，也就是最大并发数是10。Semaphore的用法也很简单，首先线程使用Semaphore的acquire()获取一个许可证，使用完之后调用release()归还许可证。还可以用tryAcquire()方法尝试获取许可证。

其他方法

Semaphore还提供一些其他方法：

int availablePermits() ：返回此信号量中当前可用的许可证数。
int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
boolean hasQueuedThreads() ：是否有线程正在等待获取许可证。
void reducePermits(int reduction) ：减少reduction个许可证。是个protected方法。
Collection getQueuedThreads() ：返回所有等待获取许可证的线程集合。是个protected方法。

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