JAVA Semaphore详解

　　Semaphore(信号量)：是一种计数器，用来保护一个或者多个共享资源的访问。如果线程要访问一个资源就必须先获得信号量。如果信号量内部计数器大于0，信号量减1，然后允许共享这个资源；否则，如果信号量的计数器等于0，信号量将会把线程置入休眠直至计数器大于0.当信号量使用完时，必须释放。

实例代码：

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final Semaphore semaphore = new Semaphore(2);         ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();         for (int i = 0; i < 10; i++) {             final int index = i;             executorService.execute(new Runnable() {                 public void run() {                     try {                         semaphore.acquire()；                         System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + "获得许可:" + index);                         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);                         semaphore.release();                         System.out.println("允许TASK个数：" + semaphore.availablePermits());                      } catch (InterruptedException e) {                         e.printStackTrace();                     }                 }             });         }         executorService.shutdown();

　　构造方法1：

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public Semaphore(int permits) {     sync = new NonfairSync(permits); }

　　permits 初始许可数，也就是最大访问线程数构造方法2：

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public Semaphore(int permits, boolean fair) {     sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }

　　permits 初始许可数，也就是最大访问线程数

　　fair 当设置为false时，创建的信号量为非公平模式；当设置为true时，信号量是公平模式

主要方法：

• void acquire() ：从信号量获取一个许可，如果无可用许可前将一直阻塞等待，
• void acquire(int permits) ：获取指定数目的许可，如果无可用许可前也将会一直阻塞等待
• boolean tryAcquire()：从信号量尝试获取一个许可，如果无可用许可，直接返回false，不会阻塞
• boolean tryAcquire(int permits)： 尝试获取指定数目的许可，如果无可用许可直接返回false
• boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)： 在指定的时间内尝试从信号量中获取许可，如果在指定的时间内获取成功，返回true，否则返回false
• void release()： 释放一个许可，别忘了在finally中使用，注意：多次调用该方法，会使信号量的许可数增加，达到动态扩展的效果，如：初始permits为1， 调用了两次release，最大许可会改变为2
• int availablePermits()： 获取当前信号量可用的许可

JDK 非公平Semaphore实现：

　　1.使用一个参数的构造创建Semaphore对象时，会创建一个NonfairSync对象实例，并将state值设为传入的值（permits ），

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public Semaphore(int permits) {     sync = new NonfairSync(permits); }

　　NonfairSync间接的继承了AbstractQueuedSynchronizer实现

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final static class NonfairSync extends Sync {         private static final long serialVersionUID = -2694183684443567898L;           NonfairSync(int permits) {             super(permits);         }           protected int tryAcquireShared(int acquires) {             return nonfairTryAcquireShared(acquires);         }     }

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abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {     private static final long serialVersionUID = 1192457210091910933L;       Sync(int permits) {         setState(permits);     }

　　AbstractQueuedSynchronizer 的setState方法

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protected final void setState(int newState) {     state = newState; }

　　2.调用tryAcquire方法时，实际是调用NonfairSync的nonfairTryAcquireShared方法，nonfairTryAcquireShared在父类Sync中实现，

Semaphore# tryAcquire方法：

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public boolean tryAcquire() {     return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0; }

　　Sync的nonfairTryAcquireShared方法

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

　　nonfairTryAcquireShared
方法通过获取当前的state，以此state减去需要获取信号量的个数，作为剩余个数，如果结果小于0，返回此剩余的个数；如果结果大于等于0，则基于
CAS将state的值设置为剩余个数，当前步骤用到了for循环，所以只有在结果小于0或设置state值成功的情况下才会退出。如果返回的剩余许可个数大于0，tryAcquire方法则返回true；其余返回false。

　　AbstractQueuedSynchronizer的compareAndSetState方法，

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protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {     // See below for intrinsics setup to support this     return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update); }

　　3.release方法，释放一个许可

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public void release() {     sync.releaseShared(1); }

　　AbstractQueuedSynchronizer的releaseShared方法，

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public final boolean releaseShared(int arg) {     if (tryReleaseShared(arg)) {         doReleaseShared();         return true;     }     return false; }

　　release方法间接的调用了Sync的tryReleaseShared方法，该方法基于Cas 将state的值设置为state+1，一直循环确保CAS操作成功，成功后返回true。

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protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {     for (;;) {         int p = getState();         if (compareAndSetState(p, p + releases))             return true;     } }

　　根据上面分析，可以看得出，Semaphore采用了CAS来实现，尽量避免锁的使用，提高了性能