Java中Semaphore限制并发数量

Semaphore是Java中用于控制并发线程数量的同步工具，通过维护许可数量限制同时访问资源的线程数。线程需调用acquire()获取许可，执行完后调用release()释放许可；若无可用许可则阻塞等待。示例中创建含3个许可的Semaphore，确保最多3个线程并发执行任务，其余线程等待。支持公平与非公平模式，默认为非公平，公平模式按FIFO顺序分配许可。适用于数据库连接池、硬件资源访问控制和限流场景，有效保护系统资源。

Semaphore 是 Java 并发包（java.util.concurrent）中提供的一种同步工具，用来控制同时访问特定资源的线程数量。它通过维护一组许可（permits）来实现对并发线程数的限制。当线程想要执行受 Semaphore 保护的代码时，必须先获取一个许可；如果当前没有可用许可，线程就会被阻塞，直到有其他线程释放许可为止。

Semaphore 的基本原理

Semaphore 内部维护一定数量的许可。你可以把它想象成停车场的车位：如果停车场有 3 个车位（即 3 个许可），最多只能有 3 辆车（线程）同时进入。第 4 辆车必须等待，直到有车离开（释放许可）。

主要方法包括：

• acquire()：线程尝试获取一个许可，如果没有可用许可，则阻塞等待。
• acquire(int permits)：一次获取多个许可。
• release()：释放一个许可，将其还给信号量，可能唤醒等待中的线程。
• release(int permits)：释放多个许可。
• availablePermits()：返回当前可用的许可数。

限制并发线程数量的使用示例

假设我们希望最多允许 3 个线程同时执行某个操作，比如访问数据库或调用外部接口，可以使用 Semaphore 来实现：

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import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    // 定义一个拥有3个许可的信号量
    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 尝试获取许可...");
                    semaphore.acquire(); // 获取许可
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得许可，开始执行任务");

                    // 模拟任务执行
                    Thread.sleep(2000);

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 任务完成，释放许可");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    semaphore.release(); // 释放许可
                }
            }, "线程-" + i).start();
        }
    }
}

在这个例子中，尽管启动了 5 个线程，但只有 3 个能同时运行。第 4 和第 5 个线程会等待，直到前面的线程调用 release() 释放许可后才能继续执行。

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公平性与非公平模式

Semaphore 支持公平和非公平两种模式：

• 非公平模式（默认）：线程获取许可时不考虑等待顺序，可能会导致某些线程长时间得不到许可。
• 公平模式：按照 FIFO 顺序分配许可，等待最久的线程优先获得许可。

创建公平的 Semaphore：

Semaphore fairSemaphore = new Semaphore(3, true);

适用场景

Semaphore 特别适合用于资源池化管理，例如：

• 限制数据库连接数
• 控制对有限硬件资源的访问（如打印机）
• 防止过多线程同时请求远程服务导致系统过载

它不关心是哪个线程获取了许可，只关注数量限制，因此非常适合做“限流”用途。

基本上就这些。Semaphore 提供了一种轻量且灵活的方式控制并发访问数量，合理使用可以在高并发场景下有效保护系统资源。

以上就是Java中Semaphore限制并发数量的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！