Java 5 線程新特性：Semaphore 信號量控制資源訪問

信號量核心概念

Semaphore 維護一組許可證，控制同時訪問資源的線程數。核心方法：

• acquire()：獲取一個許可，無則阻塞
• acquire(int permits)：獲取多個許可
• release()：釋放一個許可
• release(int permits)：釋放多個許可
• availablePermits()：當前可用許可數

本質是「共享鎖」的泛化：Semaphore(1) 相當於互斥鎖。

代碼示例：資源池許可控制

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyPool myPool = new MyPool(20); // 池大小20
        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        
        threadPool.execute(new MyThread("任務A", myPool, 3));
        threadPool.execute(new MyThread("任務B", myPool, 12));
        threadPool.execute(new MyThread("任務C", myPool, 7));
        threadPool.shutdown();
    }
}

class MyPool {
    private Semaphore sp;
    MyPool(int size) { this.sp = new Semaphore(size); }
    public Semaphore getSp() { return sp; }
}

class MyThread extends Thread {
    private String threadname; private MyPool pool; private int x;
    MyThread(String threadname, MyPool pool, int x) { 
        this.threadname = threadname; this.pool = pool; this.x = x; 
    }
    public void run() {
        try {
            pool.getSp().acquire(x); // 申請許可
            System.out.println(threadname + "成功獲取了" + x + "個許可！");
        } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
        finally {
            pool.getSp().release(x); // 歸還許可
            System.out.println(threadname + "釋放了" + x + "個許可！");
        }
    }
}

運行結果

任務B成功獲取了12個許可！
任務B釋放了12個許可！
任務A成功獲取了3個許可！
任務C成功獲取了7個許可！
任務C釋放了7個許可！
任務A釋放了3個許可！
Process finished with exit code 0

分析：池許可 20。任務B 先獲取12（剩8），任務A獲取3（剩5），任務C獲取7（不足阻塞），B釋放12後C獲取成功。

關鍵特性與局限

• 不保證線程安全：僅控制並發數，資源本身操作需額外同步
• 無所有權：許可無線程綁定，A獲取B釋放合法但危險
• 公平性：new Semaphore(permits, true) 公平模式
• 典型用途：連接池、線程池、限流器、資源池化管理

改進建議

作者指出：Semaphore 無法直接獲取等待線程、持有許可線程信息，監控能力弱。生產環境常結合 ThreadPoolExecutor 監控指標或自定義封裝增強可觀測性。

出處：https://lavasoft.blog.51cto.com/62575/222469