Java并发系列 | Semaphore源码分析

Java并发系列 | Semaphore源码分析

Java并发编程中的Semaphore源码分析如下：
一、Semaphore的基本概念
定义：Semaphore是Java并发包java.util.concurrent中的一个类，它基于AQS的共享模式实现，用于控制多个线程对共享资源的并发访问，实现流量控制。核心概念：Semaphore的核心是“许可证”的概念，类似于公共汽车票，只有获取到许可证的线程才能对共享资源进行操作。许可证的数量是有限的，当所有许可证都被占用时，后续请求许可证的线程将被阻塞，直到有线程释放其持有的许可证。二、Semaphore的构造与获取/释放许可证
构造器：Semaphore的构造器接受一个int类型的参数，表示初始许可证的数量。此外，Semaphore还提供了一个布尔类型的参数，用于指定获取许可证的方式是公平的还是非公平的。获取许可证：直接获取：通过调用acquire方法，线程将尝试获取一个许可证。如果当前没有可用的许可证，线程将被阻塞，直到有许可证被释放。尝试获取：通过调用tryAcquire方法，线程将尝试获取一个许可证，但不会阻塞。如果当前没有可用的许可证，方法将立即返回false。释放许可证：通过调用release方法，线程将释放其持有的许可证。如果有其他线程在等待许可证，被阻塞的线程之一将被唤醒并获取到许可证。三、Semaphore的内部实现
AQS的共享模式：Semaphore内部使用AQS的共享模式来实现许可证的管理。获取许可证时，调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly方法；释放许可证时，调用的是AQS的releaseShared方法。同步状态的更新：Semaphore通过维护一个同步状态来实现对许可证的管理。获取许可证时，同步状态将减1；释放许可证时，同步状态将加1。通过自旋循环和CAS操作，Semaphore确保同步状态的正确更新。四、Semaphore的应用场景
数据库连接池：Semaphore常用于实现数据库连接池。在连接池初始化时，创建固定数量的数据库连接，并将这些连接的“使用权”表示为Semaphore的许可证。每次线程请求数据库连接时，需要获取一个许可证；释放连接时，则释放对应的许可证。这样，Semaphore就能够有效地控制对数据库连接的并发访问，避免资源耗尽。五、总结
Semaphore通过控制许可证的数量，实现了对共享资源的并发访问控制。在Java并发编程中，Semaphore是一个强大的工具，能够帮助开发者合理地调度资源使用，确保系统的稳定性和性能。
2025-03-15