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如何在Java中通过信号量同步线程

P粉602998670
发布: 2025-10-15 20:03:06
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信号量通过许可机制控制并发访问,Java中Semaphore类提供acquire()和release()方法实现线程同步,支持公平与非公平模式,限制同时访问资源的线程数。

如何在java中通过信号量同步线程

在Java中,信号量(Semaphore)是一种用于控制多个线程对共享资源访问的同步工具。它通过维护一组许可来限制同时访问特定资源的线程数量。使用信号量可以有效实现线程间的协调与同步。

理解信号量的基本机制

信号量内部维护一定数量的许可(permits)。线程在访问资源前必须先获取许可,成功获取后才能执行操作;操作完成后需释放许可,以便其他线程使用。如果当前没有可用许可,试图获取的线程将被阻塞,直到有线程释放许可为止。

Java中的 Semaphore 类位于 java.util.concurrent 包中,支持公平和非公平两种模式:

  • 非公平模式:线程获取许可时不保证顺序,可能造成某些线程长时间等待
  • 公平模式:按照请求顺序分配许可,避免饥饿问题

创建和使用信号量

通过构造函数初始化信号量,指定许可数量。常用方法包括 acquire()release()

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示例代码:

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(2); // 允许最多2个线程同时访问

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            new Thread(new Worker(i)).start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {
        private int id;

        Worker(int id) {
            this.id = id;
        }

        public void run() {
            try {
                System.out.println("线程 " + id + " 正在尝试获取许可...");
                semaphore.acquire(); // 获取许可
                System.out.println("线程 " + id + " 获得许可,开始工作");
                
                Thread.sleep(2000); // 模拟工作

                System.out.println("线程 " + id + " 工作完成,释放许可");
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            } finally {
                semaphore.release(); // 释放许可
            }
        }
    }
}
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应用场景与注意事项

信号量适用于以下场景:

  • 限制数据库连接池中的并发连接数
  • 控制对有限硬件资源的访问(如打印机)
  • 实现流量控制或限流功能

使用时注意:

  • 确保每次 acquire() 后都有对应的 release(),建议放在 finally 块中
  • 信号量不依赖锁,不会发生死锁,但仍需防止因异常导致许可未释放
  • 可根据需要选择公平性策略,但公平模式可能影响吞吐量
基本上就这些。合理使用信号量能有效管理资源并发访问,提升程序稳定性。

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