Semaphore 信号量

一个计数信号量。从概念上讲，信号量维护了一个许可集。如有必要，在许可可用前会阻塞每一个 acquire()，然后再获取该许可。每个 release() 添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。

但是，不使用实际的许可对象，Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。拿到信号量的线程可以进入代码，否则就等待。通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

 acquire
 public void acquire()
              throws InterruptedException
 从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。获取一个许可（如果提供了一个）并立即返回，将可用的许可数减 1。
 如果没有可用的许可，则在发生以下两种情况之一前，禁止将当前线程用于线程安排目的并使其处于休眠状态：
 某些其他线程调用此信号量的 release() 方法，并且当前线程是下一个要被分配许可的线程；或者
 其他某些线程中断当前线程。
 如果当前线程：
 被此方法将其已中断状态设置为 on ；或者
 在等待许可时被中断。
 则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。
 抛出：
 InterruptedException - 如果当前线程被中断

 release
 public void release()
 释放一个许可，将其返回给信号量。释放一个许可，将可用的许可数增加 1。如果任意线程试图获取许可，则选中一个线程并将刚刚释放的许可给予它。然后针对线程安排目的启用（或再启用）该线程。
 不要求释放许可的线程必须通过调用 acquire() 来获取许可。通过应用程序中的编程约定来建立信号量的正确用法。

下面的例子只允许5个线程同时进入执行acquire()和release()之间的代码：

 public class SemaphoreTest {

      public static void main(String[] args) {
         // 线程池
         ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
         // 只能5个线程同时访问
         final Semaphore semp = new Semaphore(5);
         // 模拟20个客户端访问
         for (int index = 0; index < 20; index++) {
             final int NO = index;
             Runnable run = new Runnable() {
                 public void run() {
                     try {
                         // 获取许可
                         semp.acquire();
                         System.out.println("Accessing: " + NO);
                         Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                         // 访问完后，释放 ，如果屏蔽下面的语句，则在控制台只能打印5条记录，之后线程一直阻塞
                         semp.release();
                     } catch (InterruptedException e) {
                     }
                 }
             };
             exec.execute(run);
         }
         // 退出线程池
         exec.shutdown();
     }
 }

比较形象的解释：

Semaphore分为单值和多值两种，前者只能被一个线程获得，后者可以被若干个线程获得。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

再以一个停车场运作为例。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。

更进一步，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程（车辆）都会将该整数减一（使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。 当一个线程调用Wait（等待）操作时，它要么通过然后将信号量减一，要么一直等下去，直到信号量大于一或超时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

Semaphore(int permits, boolean fair)
//创建具有给定的许可数和给定的公平设置的Semaphore。

还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。