Java信号量详解（从零开始掌握Java并发控制中的信号量Semaphore）

Java信号量的基本用法

在 Java 中，java.util.concurrent.Semaphore 类提供了信号量的实现。创建信号量时，你需要指定初始的许可数量。

1. 创建信号量

// 创建一个拥有3个许可的信号量Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

2. 获取和释放许可

线程通过 acquire() 方法获取许可，通过 release() 方法释放许可。

try {    semaphore.acquire(); // 获取一个许可，若无可用则阻塞等待    // 执行需要控制并发的代码} finally {    semaphore.release(); // 释放许可，一定要放在 finally 块中确保释放}

完整示例：模拟停车场场景

假设一个停车场最多只能停3辆车。当停车场满员时，新来的车必须等待有车离开后才能进入。我们可以用信号量来模拟这个过程。

import java.util.concurrent.Semaphore;public class ParkingExample {    // 停车场最多容纳3辆车    private static final Semaphore parkingSpaces = new Semaphore(3);    public static void main(String[] args) {        // 模拟10辆车尝试进入停车场        for (int i = 1; i <= 10; i++) {            new Thread(new Car(i)).start();        }    }    static class Car implements Runnable {        private int carId;        public Car(int carId) {            this.carId = carId;        }        @Override        public void run() {            try {                System.out.println("汽车 " + carId + " 正在等待进入停车场...");                parkingSpaces.acquire(); // 获取停车位                System.out.println("汽车 " + carId + " 已进入停车场。");                Thread.sleep(2000); // 停留2秒                System.out.println("汽车 " + carId + " 离开停车场。");            } catch (InterruptedException e) {                Thread.currentThread().interrupt();            } finally {                parkingSpaces.release(); // 释放停车位            }        }    }}

运行这段代码，你会看到最多只有3辆汽车同时在“停车场”内，其余车辆会排队等待。这正是 Java信号量 控制并发访问数量的典型应用。

信号量的其他常用方法

• acquire(int permits)：一次获取多个许可。
• release(int permits)：一次释放多个许可。
• tryAcquire()：尝试获取许可，如果无法立即获取则返回 false，不会阻塞。
• availablePermits()：返回当前可用的许可数量。

使用信号量的注意事项

1. 务必在 finally 块中释放许可，防止因异常导致许可未被释放，造成死锁。

2. 信号量是非重入的，同一个线程多次调用 acquire() 会消耗多个许可。

3. 信号量常用于实现资源池（如数据库连接池）、限流等场景。

总结

通过本教程，你已经掌握了 Java信号量 的基本概念、使用方法和实际应用场景。信号量是 Java 并发编程中不可或缺的工具之一，合理使用它可以有效控制资源访问，避免系统过载。

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