Semaphore管理一系列许可证；通过acquire方法获取许可证，如果获取到许可证，那么直接返回，否则进入阻塞状态；通过release释放许可证，释放的时候如果有线程因为调用acquire处于阻塞状态，将会唤醒一个线程。一般用于管理一个公共的资源，并且同一时间只允许指定数量的线程访问的场景。

java.util.concurrent中的并发类基本上都是用的是AQS（AbstractQueuedSynchronizer）来实现的，因为之前已经详细分析过，所以这里不再分析，有兴趣可以参考博客：，所以本文中acquire、release的代码并没有详细分析。

 

1 构造函数

以下是Semaphore构造函数：

    public Semaphore(int permits) {

        sync = new NonfairSync(permits);

    }

 

    public Semaphore(int permits, boolean fair) {

        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);

    }

这两个构造函数的差别是：是否指定锁的公平性。公平锁是指按照申请锁的顺序获取锁，非公平锁是指当所资源被释放时，正在申请此资源的多个线程争抢锁，谁抢到归谁。

 

2 acquire

请求一个许可证，如果当前Semaphore中存在足够的许可证，那么此方法会立即返回，如果当前Semaphore中没有足够的许可证，那么调用此方法的线程将进入阻塞状态直到其他线程通过release释放了许可证。

以下是公平锁的acquire代码：

public void acquire() throws InterruptedException {

    sync.acquireSharedInterruptibly(1); }

 

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)

        throws InterruptedException {     if (Thread.interrupted())         throw new InterruptedException();     if (tryAcquireShared(arg) < 0)        doAcquireSharedInterruptibly(arg); }

 

    protected int tryAcquireShared(int acquires) {

        for (;;) {             if (hasQueuedPredecessors())                 return -1;             int available = getState();             int remaining = available - acquires;             if (remaining < 0 ||                compareAndSetState(available, remaining))                 return remaining;         }     } }

 

private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)

    throws InterruptedException {     final Node node = addWaiter(Node.SHARED);     boolean failed = true;     try {         for (;;) {             final Node p = node.predecessor();             if (p == head) {                 int r = tryAcquireShared(arg);                 if (r >= 0) {                    setHeadAndPropagate(node, r);                     p.next = null; // help GC                     failed = false;                     return;                 }             }             if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&                 parkAndCheckInterrupt())                 throw new InterruptedException();         }     } finally {         if (failed)             cancelAcquire(node);     } }

 

 

3 release

release方法的作用是增加一个许可证，这个操作会唤醒一个通过acquire方法阻塞的线程。

public void release() {

    sync.releaseShared(1); }

 

public final boolean releaseShared(int arg) {

    if (tryReleaseShared(arg)) {         doReleaseShared();         return true;     }     return false; }

 

protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {

    for (;;) {         int current = getState();         int next = current + releases;         if (next < current) // overflow             throw new Error("Maximum permit count exceeded");         if (compareAndSetState(current, next))             return true;     } }

 

private void doReleaseShared() {

    for (;;) {         Node h = head;         if (h != null && h != tail) {             int ws = h.waitStatus;             if (ws == Node.SIGNAL) {                 if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))                     continue;            // loop to recheck cases                 unparkSuccessor(h);             }             else if (ws == 0 &&                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))                 continue;                // loop on failed CAS         }         if (h == head)                   // loop if head changed             break;     } }

 

4 示例

以下示例创建了3个线程，他们都尝试获取semaphore对象的许可证，因为只有一个许可证，所以同一时间只有一个线程能执行doTask方法；当一个线程执行完以后会唤醒一个等待的线程继续执行。

public static void main(String[] args) {

    Semaphore semaphore = new Semaphore(1);     for (int i = 0; i < 3; i++) {         String name = "p-"+i;         Thread thread = new Thread(() -> {             try {                 System.out.println("时间="+DateUtil.getCurrentTime()+"用户"+name+"开始获取资源");

                semaphore.acquire();

                doTask(name);

                semaphore.release();

                System.out.println("时间="+DateUtil.getCurrentTime()+"用户"+name+"资源释放完成");

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        });

        thread.start();

    }

}

private static void doTask(String name){

    System.out.println("时间="+DateUtil.getCurrentTime()+"用户"+name+"开始使用资源，执行任务");

    try {

        Thread.sleep(3000);

    } catch (InterruptedException e) {

        e.printStackTrace();

    }

}

 

以下是输出结果，从输出结果中可以看到和示例开始的分析一致。

时间=10:40:07:703用户p-2 开始获取资源

时间=10:40:07:741用户p-2 开始使用资源，执行任务

时间=10:40:07:703用户p-1 开始获取资源

时间=10:40:07:703用户p-0 开始获取资源

时间=10:40:10:745用户p-1 开始使用资源，执行任务

时间=10:40:10:745用户p-2 资源释放完成

时间=10:40:13:748用户p-1 资源释放完成

时间=10:40:13:748用户p-0 开始使用资源，执行任务

时间=10:40:16:751用户p-0 资源释放完成