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Java信号量控制并发详解

2026-02-08 17:27:43 0浏览收藏

从现在开始，努力学习吧！本文《Java信号量如何控制并发数解析》主要讲解了等等相关知识点，我会在golang学习网中持续更新相关的系列文章，欢迎大家关注并积极留言建议。下面就先一起来看一下本篇正文内容吧，希望能帮到你！

new Semaphore(5) 控制的是最多5个线程同时进入临界区，而非总线程数；必须配对调用acquire()/release()，否则导致并发失控、卡死或异常。

在Java中Semaphore如何控制并发数_Java信号量机制解析

为什么 new Semaphore(5) 不等于最多 5 个线程同时执行

关键在于 Semaphore 控制的是「进入临界区」的并发数，不是线程总数。如果线程没调用 acquire() 就直接干活，或者忘了 release()，那并发控制就完全失效。

常见错误现象：
– 并发量远超设定值
– 程序卡死（部分线程一直阻塞在 acquire()）
– 出现 IllegalMonitorStateException（误在未持有许可时调用 release()）

必须确保每个业务逻辑入口都包裹 acquire() / release()，推荐用 try-finally 或 try-with-resources（配合 tryAcquire() 自定义超时）
构造时传 false（非公平模式）性能略高；传 true（公平模式）能避免饥饿，但吞吐下降约 10%~20%
注意 Semaphore 不绑定线程——同一个线程可多次 acquire()（需对应次数 release()），也支持跨线程释放

acquire()、tryAcquire()、acquireUninterruptibly() 怎么选

三者核心区别在「是否响应中断」和「是否阻塞等待」：

acquire()：可被 Thread.interrupt() 中断，抛 InterruptedException；若无许可则阻塞，直到获取成功
tryAcquire()：不阻塞，立即返回 boolean；可带超时参数（tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)），超时未获取到返回 false
acquireUninterruptibly()：不响应中断，即使线程被 interrupt 也会继续阻塞等待许可；适合不能中途退出的关键路径

使用场景建议：
– Web 请求限流 → 优先用 tryAcquire(100, MILLISECONDS)，超时直接返回降级响应
– 批处理任务协调 → acquire() + try-catch 处理中断
– 数据库连接池内部调度 → acquireUninterruptibly() 避免因外部中断导致资源泄漏

permit 数量设错会导致什么后果

Semaphore 的 permit 是计数器，初始值决定最大并发能力，但它的语义容易被误解：

设为 0：所有 acquire() 立即阻塞，常用于“启动门控”（如等待配置加载完成再放行）
设为负数：合法！new Semaphore(-3) 表示初始有 -3 个许可，首次 release() 后才变为 -2，直到第 4 次 release() 才达到 0；可用于反向计数场景（如限制最多失败 3 次）
动态调整：无法直接修改 permit 总数，但可通过反复 release() / acquire() 模拟扩容缩容（不推荐，易出错）

性能影响：
– permit 数量本身不影响性能，但过小会导致大量线程排队，getQueueLength() 可能飙升
– 高并发下，频繁争抢 permit 会增加 CAS 失败率，建议结合业务峰值设为略高于平均并发的值（如均值 8 → 设 12）

和 synchronized、ReentrantLock 对比时该用谁

三者根本目标不同：
synchronized 和 ReentrantLock 解决「同一时刻只能一个线程访问某段代码」；Semaphore 解决「同一时刻最多 N 个线程访问某类资源」。

需要「N 选一」互斥 → 用 ReentrantLock（支持条件队列、可中断、公平性可控）
只控制方法入口并发，且 N > 1 → Semaphore 更自然（lock() 无法表达“允许 5 个”）
简单同步块、无超时/中断需求 → synchronized 字节码更紧凑，JVM 优化更好

特别注意：
– Semaphore 不提供内存可见性保证（不像 ReentrantLock 隐含 happens-before），共享变量仍需 volatile 或 Atomic 类型
– 不要混用：用 Semaphore 控制了并发，又在内部加 synchronized，可能造成双重阻塞

// 示例：API 限流器（每秒最多 10 次请求）
public class ApiRateLimiter {
    private final Semaphore semaphore = new Semaphore(10);

    public boolean tryAccess() {
        return semaphore.tryAcquire(1, 1, TimeUnit.SECONDS);
    }

    public void finish() {
        semaphore.release();
    }
}

实际用的时候，最易忽略的是 permit 的「生命周期管理」——它不和线程绑定，也不自动回收。一次 acquire() 必须配一次 release()，漏掉一次，可用 permit 就永久少一个。

今天带大家了解了的相关知识，希望对你有所帮助；关于文章的技术知识我们会一点点深入介绍，欢迎大家关注golang学习网公众号，一起学习编程~