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Semaphore是一种在多线程环境下使用的设施，该设施负责协调各个线程，以保证它们能够正确、合理的使用公共资源的设施，也是操作系统中用于控制进程同步互斥的量。Semaphore是一种计数信号量，用于管理一组资源，内部是基于AQS的共享模式。它相当于给线程规定一个量从而控制允许活动的线程数。
1.工作原理
以一个停车场是运作为例。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。这个停车系统中，每辆车就好比一个线程，看门人就好比一个信号量，看门人限制了可以活动的线程。假如里面依然是三个车位，但是看门人改变了规则，要求每次只能停两辆车，那么一开始进入两辆车，后面得等到有车离开才能有车进入，但是得保证最多停两辆车。对于Semaphore类而言，就如同一个看门人，限制了可活动的线程数。
Semaphore主要方法：
Semaphore(int permits):构造方法，创建具有给定许可数的计数信号量并设置为非公平信号量。
Semaphore(int permits,boolean fair):构造方法，当fair等于true时，创建具有给定许可数的计数信号量并设置为公平信号量。
void acquire():从此信号量获取一个许可前线程将一直阻塞。相当于一辆车占了一个车位。
void acquire(int n):从此信号量获取给定数目许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞。比如n=2，就相当于一辆车占了两个车位。
void release():释放一个许可，将其返回给信号量。就如同车开走返回一个车位。
void release(int n):释放n个许可。
int availablePermits()：当前可用的许可数。
2.实例讲解
接下来举个例子，就是关于每个人的个人信息，那么一个人占用一个线程，并用Semphore类创建对象从而初始化信号量，控制可活动的线程数。具体代码如下：
<code>
package concurrent;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
public class SemaphoreDemo {
private static final Semaphore semaphore=new Semaphore(3);
private static final ThreadPoolExecutor threadPool=new ThreadPoolExecutor(5,10,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
private static class InformationThread extends Thread{
private final String name;
private final int age;
public InformationThread(String name,int age)
{
this.name=name;
this.age=age;
}
public void run()
{
try
{
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":大家好，我是"+name+"我今年"+age+"岁当前时间为："+System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(1000);
System.out.println(name+"要准备释放许可证了，当前时间为："+System.currentTimeMillis());
System.out.println("当前可使用的许可数为："+semaphore.availablePermits());
semaphore.release();
}
catch(InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
String[] name= {"李明","王五","张杰","王强","赵二","李四","张三"};
int[] age= {26,27,33,45,19,23,41};
for(int i=0;i<7;i++)
{
Thread t1=new InformationThread(name[i],age[i]);
threadPool.execute(t1);
}
}
}
</code>
运行上述程序结果如下：
pool-1-thread-3:大家好，我是张杰我今年33岁当前时间为：1520424000186
pool-1-thread-1:大家好，我是李明我今年26岁当前时间为：1520424000186
pool-1-thread-2:大家好，我是王五我今年27岁当前时间为：1520424000186
张杰要准备释放许可证了，当前时间为：1520424001187
李明要准备释放许可证了，当前时间为：1520424001187
王五要准备释放许可证了，当前时间为：1520424001187
当前可使用的许可数为：0
当前可使用的许可数为：0
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-4:大家好，我是王强我今年45岁当前时间为：1520424001187
pool-1-thread-2:大家好，我是张三我今年41岁当前时间为：1520424001187
pool-1-thread-1:大家好，我是李四我今年23岁当前时间为：1520424001187
李四要准备释放许可证了，当前时间为：1520424002187
王强要准备释放许可证了，当前时间为：1520424002187
当前可使用的许可数为：0
张三要准备释放许可证了，当前时间为：1520424002187
pool-1-thread-5:大家好，我是赵二我今年19岁当前时间为：1520424002187
当前可使用的许可数为：0
当前可使用的许可数为：0
赵二要准备释放许可证了，当前时间为：1520424003188
当前可使用的许可数为：2
以上是非公平信号量，将建立Semaphore对象的语句改为如下语句：
private static final Semaphore semaphore=new Semaphore(3,true);
运行程序：
pool-1-thread-2:大家好，我是王五我今年27岁当前时间为：1520424286454
pool-1-thread-3:大家好，我是张杰我今年33岁当前时间为：1520424286454
pool-1-thread-1:大家好，我是李明我今年26岁当前时间为：1520424286454
pool-1-thread-1:李明要准备释放许可证了，当前时间为：1520424287455
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-2:王五要准备释放许可证了，当前时间为：1520424287455
pool-1-thread-3:张杰要准备释放许可证了，当前时间为：1520424287455
当前可使用的许可数为：0
当前可使用的许可数为：1
pool-1-thread-1:大家好，我是李四我今年23岁当前时间为：1520424287455
pool-1-thread-5:大家好，我是赵二我今年19岁当前时间为：1520424287455
pool-1-thread-4:大家好，我是王强我今年45岁当前时间为：1520424287455
pool-1-thread-4:王强要准备释放许可证了，当前时间为：1520424288456
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-1:李四要准备释放许可证了，当前时间为：1520424288456
pool-1-thread-3:大家好，我是张三我今年41岁当前时间为：1520424288456
pool-1-thread-5:赵二要准备释放许可证了，当前时间为：1520424288456
当前可使用的许可数为：0
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-3:张三要准备释放许可证了，当前时间为：1520424289456
当前可使用的许可数为：2
3.实现单例模式
将创建信号量对象语句修改如下：
private static final Semaphore semaphore=new Semaphore(1);
运行程序，结果如下：
pool-1-thread-1:大家好，我是李明我今年26岁当前时间为：1520424379699
pool-1-thread-1:李明要准备释放许可证了，当前时间为：1520424380700
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-2:大家好，我是王五我今年27岁当前时间为：1520424380700
pool-1-thread-2:王五要准备释放许可证了，当前时间为：1520424381701
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-3:大家好，我是张杰我今年33岁当前时间为：1520424381701
pool-1-thread-3:张杰要准备释放许可证了，当前时间为：1520424382702
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-4:大家好，我是王强我今年45岁当前时间为：1520424382702
pool-1-thread-4:王强要准备释放许可证了，当前时间为：1520424383702
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-5:大家好，我是赵二我今年19岁当前时间为：1520424383702
pool-1-thread-5:赵二要准备释放许可证了，当前时间为：1520424384702
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-1:大家好，我是李四我今年23岁当前时间为：1520424384702
pool-1-thread-1:李四要准备释放许可证了，当前时间为：1520424385702
当前可使用的许可数为：0
pool-1-thread-2:大家好，我是张三我今年41岁当前时间为：1520424385702
pool-1-thread-2:张三要准备释放许可证了，当前时间为：1520424386703
当前可使用的许可数为：0
如上可知，如果将给定许可数设置为1，就如同一个单例模式，即单个停车位，只有一辆车进，然后这辆车出来后，下一辆车才能进。
4.总结
Semaphore主要用于控制当前活动线程数目，就如同停车场系统一般，而Semaphore则相当于看守的人，用于控制总共允许停车的停车位的个数，而对于每辆车来说就如同一个线程，线程需要通过acquire()方法获取许可，而release()释放许可。如果许可数达到最大活动数，那么调用acquire()之后，便进入等待队列，等待已获得许可的线程释放许可，从而使得多线程能够合理的运行。
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