Java并发Semaphore详解与使用指南

Java并发控制是提升应用性能的关键。本文深入解析了`Semaphore`，这一强大的同步工具，它能有效控制并发访问资源的线程数量。`Semaphore`通过维护一组许可，使用`acquire()`获取许可，`release()`释放许可，从而实现对并发线程数的限制，尤其适用于限流和资源池管理等场景。例如，它可以限制数据库连接数或API调用并发数，防止系统因过度并发而崩溃。本文将详细介绍`Semaphore`的基本概念、关键方法，并通过示例代码演示如何在实际任务中使用`Semaphore`，包括限制并发请求和使用`tryAcquire`避免无限等待，助你轻松掌握`Semaphore`的使用技巧，提升Java并发编程能力。

Semaphore是Java中用于控制并发访问资源数量的同步工具，通过acquire()获取许可、release()释放许可，可限制线程并发数，适用于限流与资源池管理。

Semaphore（信号量）是Java并发包java.util.concurrent中提供的一个同步工具，用来控制同时访问特定资源的线程数量。它非常适合用于限流、资源池管理等场景，比如限制数据库连接数或API调用并发数。

理解Semaphore的基本概念

Semaphore维护了一组许可（permits），线程在执行前需要先获取许可，执行完成后释放许可。如果当前没有可用许可，获取许可的线程会被阻塞，直到其他线程释放许可。

关键方法包括：

• acquire()：尝试获取一个许可，如果没有可用许可则阻塞。
• acquire(int permits)：获取指定数量的许可。
• release()：释放一个许可，使其他等待线程有机会获取。
• release(int permits)：释放多个许可。
• tryAcquire()：非阻塞方式尝试获取许可，立即返回true或false。

创建和初始化Semaphore

构造函数可以指定许可数量和是否公平。默认是非公平模式，即不保证等待线程的获取顺序。

Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 最多允许3个线程并发执行

这表示最多有3个线程可以同时访问被保护的资源。

在实际任务中使用Semaphore

常见做法是在线程任务开始前调用acquire()，结束后调用release()，通常放在try-finally块中确保释放不会遗漏。

public class LimitedTask implements Runnable {
    private final Semaphore semaphore;

    public LimitedTask(Semaphore semaphore) {
        this.semaphore = semaphore;
    }

    @Override
    public void run() {
        boolean acquired = false;
        try {
            semaphore.acquire(); // 获取许可
            acquired = true;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行任务");
            Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任务");
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            if (acquired) {
                semaphore.release(); // 释放许可
            }
        }
    }
}

启动多个线程测试：

Semaphore sem = new Semaphore(2);
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

for (int i = 0; i 
<p>输出会显示每次只有2个线程在运行，其余等待许可释放。</p>

<h3>使用tryAcquire避免无限等待</h3>
<p>某些场景下你不希望线程一直阻塞，可以用tryAcquire配合超时：</p>
<pre class="brush:java;toolbar:false;">if (semaphore.tryAcquire(3, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        // 执行操作
    } finally {
        semaphore.release();
    }
} else {
    System.out.println("获取许可超时，跳过执行");
}

这种方式适合对响应时间敏感的服务。

基本上就这些。Semaphore使用简单但非常实用，关键是记得在finally中释放许可，避免死锁或资源泄露。合理设置许可数，能有效防止系统因过度并发而崩溃。

文中关于并发控制,限流,资源池管理,Semaphore,acquire()/release()的知识介绍，希望对你的学习有所帮助！若是受益匪浅，那就动动鼠标收藏这篇《Java并发Semaphore详解与使用指南》文章吧，也可关注golang学习网公众号了解相关技术文章。