在 Java SDK 中，Semaphore 是信号量模型的具体实现。
操作系统中的信号量模型
操作系统中的信号量模型，可概括为 “一个计数器，一个等待队列，三个方法”：
- init()：设置计数器的初始值；
- down()：计数器的值减 1；
- 当计数器值 < 0，阻塞当前线程；
- 当计数器值 >= 0，不做其他操作。
- up()：计数器的值加 1；
- 当计数器值 <= 0，唤醒等待队列中的一个线程，并将其移出队列；
- 否则，不做其他操作。
这些方法都是原子性的，其原子性是由信号量模型的实现方保证的。
其中 down()、up() 在历史上最早称为 P 操作和 V 操作，所以信号量模型也被称为 PV 原语。
信号量模型中，计数器和等待队列对外是透明的，所以只能通过信号量模型提供的三个方法来访问它们。
Semaphore 类
public class Semaphore implements java.io.Serializable {
private final Sync sync;
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { ... }
static final class NonfairSync extends Sync { ... }
static final class FairSync extends Sync { ... }
public Semaphore(int permits) {
sync = new NonfairSync(permits);
}
public Semaphore(int permits, boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}
// ...
}
说明：
- AQS 的上层应用（借助 state 维护许可数量）
当作为互斥锁使用时：
- 可重入
- 公平性可选（默认是非公平）
方法：（建议通过 IDE，看看 Semaphore 的 Structure）
- acquire、acquireUninterruptibly、tryAcquire：申请资源（获取许可证）
- release：释放资源（释放许可）
应用场景
- 通常用于限制访问某些资源的线程数量。如：在限流场景下的限流器，用于连接池、对象池、线程池等。
（在 Semaphore 的 Java Doc 中给了一个 “使用信号量来控制对项目池的访问的类” 的示例）
- 当 Semaphore 的计数器为 1 时，可以用作互斥锁。这通常被称为 “二进制信号量”，因为它只有两种状态（可用 or 不可用）。因为信号量没有所有权的概念，这个 “锁” 可以由所有者以外的线程释放。这在一些特殊的环境中很有用，例如死锁恢复。
Note
- 因为 Semaphore 允许多个线程访问临界区，所以在临界区内的公共资源，还是要考虑线程安全性。有必要的话，还需要互斥（加锁）操作。
如：在对象池示例中，对象保存在了 Vector 中，Vector 是 Java 提供的线程安全的容器，如果我们把 Vector 换成 ArrayList，是否可以呢？
不可以！ 因为 Semaphore 允许多个线程进入临界区，所以要保证 线程池 add、remove 的安全性，需要使用线程安全的容器进行管理。
