java线程并发之信号量（Semaphore）如何使用？

Lock和synchronized是锁的互斥，一个线程如果锁定了一资源，那么其它线程只能等待资源的释放。也就是一次只有一个线程执行，这到这个线程执行完毕或者unlock。而Semaphore可以控制多个线程同时对某个资源的访问。Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。当然单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。  信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作。也就是说Semaphore不一定是锁定某个资源，而是流程上的概念。比方说有A,B两个线程，B线程的操作可能要等A线程执行完毕之后才执行，这个任务 并不一定是锁定某一资源，还可以是进行一些计算或者数据处理之类，它们也许并不访问共享变量，只是逻辑上的先后顺序。  java中计数信号量（Semaphore）维护着一个许可集。调用acquire()获取一个许可，release()释放一个许可。 在java中，还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java并发库Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数。 下面是一个代码例子: ```java public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); final Semaphore semaphore = new Semaphore(5); for (int index = 0; index < 20; index++) { final int NO = index; Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { try { semaphore.acquire(); System.out.println("Accessing:" + NO); Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); semaphore.release(); System.out.println("------------------" + semaphore.availablePermits()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; executorService.execute(runnable); } executorService.shutdown(); } ``` 我们现在知道线程同步的方式有synchronized,volatile,Lock,Semaphore等等。 ### 使用信号量解决死锁问题 ```java public class BadLockTest { protected Object obj1 = new Object(); protected Object obj2 = new Object(); protected ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); protected Task1 test1=new Task1(); protected Task2 test2=new Task2(); public static void main(String[] args) { BadLockTest test = new BadLockTest(); for(int i=0;i<50;i++){ test.test1.setCount(i); test.test2.setCount(i); test.executorService.execute(test.test1); test.executorService.execute(test.test2); } } class Task1 implements Runnable { public int count; public void setCount(int count){ this.count=count; } @Override public void run() { synchronized (obj1) { System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count); synchronized (obj2) { System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count); } } } } class Task2 implements Runnable { public int count; public void setCount(int count){ this.count=count; } @Override public void run() { synchronized (obj2) { System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count); synchronized (obj1) { System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count); } } } }} ``` 得到结果: ``` task1得到obj1对象锁1 task1得到obj1对象锁1 ``` 可从结果就知道已经发生了死锁。  信号量可以控制资源能被多少线程访问，这里我们指定只能被一个线程访问，就做到了类似锁住。而信号量可以指定去获取的超时时间，我们可以根据这个超时时间，去做一个额外处理。  对于无法成功获取的情况，一般就是重复尝试，或指定尝试的次数，也可以马上退出。 ```java public class BadLockTest { protected ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); protected Task1 test1=new Task1(); protected Task2 test2=new Task2(); protected Semaphore s1=new Semaphore(1); protected Semaphore s2=new Semaphore(1); public static void main(String[] args) { BadLockTest test = new BadLockTest(); for(int i=0;i<50;i++){ test.test1.setCount(i); test.test2.setCount(i); test.executorService.execute(test.test1); test.executorService.execute(test.test2); } } class Task1 implements Runnable { public int count; public void setCount(int count){ this.count=count; } @Override public void run() { try { if(s2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){ System.out.println("task1得到obj1对象锁"+count); if(s1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){ System.out.println("task1得到obj2对象锁"+count); } } s2.release(); s1.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } class Task2 implements Runnable { public int count; public void setCount(int count){ this.count=count; } @Override public void run() { // synchronized (obj2) { try { if(s1.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){ System.out.println("task2得到obj1对象锁"+count); if(s2.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){ System.out.println("task2得到obj2对象锁"+count); } } s1.release(); s2.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }} ``` 结果: ``` task1得到obj2对象锁49 task2得到obj2对象锁49 ```