Java多线程：Semaphore如何控制并发

在Java中，Semaphore是一个计数信号量，用于控制同时访问特定资源的线程数量。它维护了一组许可证，线程在访问资源之前必须获取许可证，访问结束后释放许可证。如果许可证已全部被占用，请求的线程将被阻塞，直到有许可证可用。

以下是如何使用Semaphore来控制并发的步骤：

1. 创建Semaphore对象： 首先，你需要创建一个Semaphore对象，并指定允许的许可证数量。

   import java.util.concurrent.Semaphore;
   
   public class Resource {
       private final Semaphore semaphore;
   
       public Resource(int permits) {
           this.semaphore = new Semaphore(permits);
       }
   }
   

2. 获取许可证： 在访问共享资源之前，线程需要调用acquire()方法来获取许可证。如果许可证不可用，线程将被阻塞，直到有许可证可用。

   public void useResource() throws InterruptedException {
       semaphore.acquire();
       try {
           // 访问共享资源
       } finally {
           semaphore.release();
       }
   }
   

3. 释放许可证： 在访问完共享资源后，线程需要调用release()方法来释放许可证，以便其他线程可以获取并访问资源。

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

4. 示例代码： 下面是一个完整的示例，展示了如何使用Semaphore来控制对共享资源的并发访问。

   import java.util.concurrent.Semaphore;
   
   public class Resource {
       private final Semaphore semaphore;
   
       public Resource(int permits) {
           this.semaphore = new Semaphore(permits);
       }
   
       public void useResource() throws InterruptedException {
           semaphore.acquire();
           try {
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is using the resource.");
               Thread.sleep(1000); // 模拟资源使用时间
           } finally {
               semaphore.release();
               System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has released the resource.");
           }
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           Resource resource = new Resource(3); // 允许最多3个线程同时访问
   
           for (int i = 0; i < 10; i++) {
               new Thread(() -> {
                   try {
                       resource.useResource();
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }).start();
           }
       }
   }
   

在这个示例中，Resource类有一个Semaphore对象，初始许可证数量为3。useResource()方法在访问资源之前获取许可证，访问结束后释放许可证。main方法创建了10个线程，每个线程都尝试访问资源。由于许可证数量限制为3，因此最多只有3个线程可以同时访问资源。

通过这种方式，Semaphore可以有效地控制并发访问，防止资源过载。