[TOC] ## 一、什么是信號量 “信號量”在編程術語中使用單詞semaphore，那什么是“信號量”？信號量就好比你家廚房入口架子上擺了三把鍋。  * 如果你的孩子熱奶拿走一把，你的老婆熱湯拿走一把，你的媽媽做菜拿走一把，你想煮面條就沒有鍋了。當你看到這種情況，你就不會進入廚房了，你處于等待狀態。也就說廚房按照“鍋的數量”作為信號量，只能容納三個人(線程)。 * 當你的老婆熱完湯之后，把鍋重新放回架子上，你就可以去獲得一個鍋，你就可以進入廚房了。 ## 二、信號量類Semaphore 通過上文的介紹，我們可以總結出信號量的重要組成部分 * 計數器：計算信號量的使用情況，鍋(信號)被使用一次減1，鍋(信號)被還回一次加1 * 等待隊列：當任務數量大于信號量數量上限的時候，任務進入等待隊列 信號量在JDK中是由 java.util.concurrent.Semaphore 實現的，Semaphore提供了兩個構造函數。permits參數代表信號量的數量(鍋的數量)，fair代表信號量的獲取是否遵循公平原則。所謂的公平原則就是：先啟動的線程先調用`semaphore.acquire();`方法，就先得到一個信號“鍋”(permit)，遵循先來后到的原則。 ~~~java public Semaphore(int permits) public Semaphore(int permits, boolean fair) ~~~ **常用方法列表** |方法名|作用| |---|---| |acquire() |獲取一個permit，在獲取到permit之前，線程處于阻塞狀態| |tryAcquire()|嘗試獲取一個permit，獲取成功返回true，否則返回false，不阻塞線程| |tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)|和tryAcquire()大部分實現一樣，區別是提供超時設置，在超時時間范圍內多次嘗試，不阻塞線程。| |availablePermits()|獲取目前剩余的信號permit的數量| |release()|釋放一個permit，并喚醒一個等待信號permit的線程| |hasQueuedThreads()|返回值boolean類型，判斷等待隊列中是否存在等待線程| |getQueueLength()|獲取等待隊列中等待線程的數量| ## 三、實現限流器 通過上面的介紹，我相信大家肯定可以想到Semaphore的應用場景。比如： * 醫院門診排號器，三個在崗醫生就是3個信號permit，當超出信號量數量的時候，想就診就只能等待 * 停車場停車功能，n個車位就是n個信號permit，當超出信號量數量的時候，想停車也只能等待 應用場景還有很多很多，大家自己去發會創造力吧。其實無論多少種應用場景說白了：**Semaphore實現的就是一個限流器**。我們還是以我們家的廚房kitchen里面的三把鍋wok為例，實現基于信號量的限流。 ~~~java public class TestKitchenSemaphore { //信號量-3把鍋 private static Semaphore threeWoks = new Semaphore(3); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //模擬5個人搶占3把鍋的場景 for(int i=0;i < 5;i++){ Thread.sleep(1000); //模擬進入廚房的先后順序，存在時間間隔 new Thread(() -> { try { threeWoks.acquire(); //獲取一個permit，信號量計數器減1 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿走了一把鍋，還剩" + threeWoks.availablePermits() + "把鍋"); Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); //模擬使用鍋的時長 threeWoks.release();//釋放permit，信號量計數器加1 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "還回一把鍋，還剩" + threeWoks.availablePermits() + "把鍋"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } } ~~~ 上文代碼的輸出如下，我們可以看到每acquire一次信號量減1，每release一次信號量加1。信號量的上限是3，下限是0。當達到上限的時候，只有等先占據鍋permit的線程釋放，其他線程才能獲取到鍋permit。 ~~~ Thread-0拿走了一把鍋，還剩2把鍋 Thread-1拿走了一把鍋，還剩1把鍋 Thread-2拿走了一把鍋，還剩0把鍋 => 備注：5個線程只能獲取3個鍋（上限） Thread-1還回一把鍋，還剩1把鍋 Thread-3拿走了一把鍋，還剩0把鍋 => 備注：被還回才能被再次占用，不超過3 Thread-0還回一把鍋，還剩1把鍋 Thread-4拿走了一把鍋，還剩0把鍋 => 備注：被還回才能被再次占用，不超過3 Thread-2還回一把鍋，還剩1把鍋 Thread-3還回一把鍋，還剩2把鍋 Thread-4還回一把鍋，還剩3把鍋 => 備注：用完依次釋放 ~~~