1、引入信號量（Semaphore）
信號量為多線程提供更為強大的控制方法。廣義上說，信號量是對鎖的擴展。無論是內部鎖synchronized還是重入鎖ReentrantLock，一次都只允許一個線程訪問一個資源，而信號量可以指定多個線程，同時訪問某一個資源。
信號量主要提供了以下構造函數：
public Semaphore(int permits)
public Semaphore(int permits, boolean fair)
在構造信號量對象時，，必須指定信號量的準入數，即同時能申請多少個許可。當每個線程每次只申請一個許可時，這就相當于制定了同時有多少個線程可以訪問某一資源。
2、信號量的主要邏輯方法
public void acquire()
public void acquireUninterruptibly()
public boolean tryAcquire()
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)
public void release()
- acquire()方法嘗試獲得一個準入的許可。若無法獲得，則線程會等待，直到有線程釋放一個許可或當前線程被中斷。
- acquireUninterruptibly()方法和acquire()類似，但不響應中斷。
- tryAcquire()嘗試獲得一個許可，如果成功返回true，失敗則返回false，它不會進行等待，立即返回。
- tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)嘗試在指定的時間內獲得一個許可。
- release()方法用于在線程訪問資源結束后，釋放一個許可。以使其他等待許可的線程可以進行資源訪問。
3、簡單演示一下Semaphore功能
演示代碼如下：
public class SemaphoreDemo implements Runnable
{
//聲明了一個包含五個許可的信號量。這就意味著同時可以有5個線程進入臨界區
final Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
@Override
public void run()
{
try
{
semaphore.acquire();
//模擬耗時操作
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":done!");
semaphore.release();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args)
{
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(20);
final SemaphoreDemo demo = new SemaphoreDemo();
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
exec.submit(demo);
}
}
}
上述代碼中,下面代碼塊為臨界區管理代碼，程序會限制執行這段代碼的線程數。申明了一個包含5個許可的信號量，這就意味著同時可以有5個線程進入下面臨界區代碼段。申請信號量使用acquire()操作，在離開時，務必使用release()釋放信號量，這就和釋放鎖一個道理。如果不幸發生了信號量泄露（申請了但沒釋放），那么可以進入臨界區的線程數就會越來越少，直到所有的線程均不可訪問。在本例中，同時開啟了20個線程。觀察這段程序的輸出，會發現系統以5個線程為一組，依次輸出帶有線程ID的文本。
//模擬耗時操作
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ":done!");
