有我在就没有人能拷打你！一文火速讲清JUC中常问类Semaphore

大家好，我是程序员牛肉。

对于 Java 初学者而言，JUC是突破高并发编程的关键跳板。其中精妙的设计思想 —— 从锁优化到无锁并发，从线程协同到资源调度 —— 堪称并发编程的 "设计模式宝典"。

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今天我们来和大家一起读一下Semaphore。

大家经常把Semaphore叫做“信号量”，其用途我们可以直接看Doug lea留下来的注释：

[信号量（Semaphore）在概念上维护一组许可（permits）。每次调用 acquire() 方法时，若有必要会阻塞线程直到获得许可，然后占用该许可。每次调用 release() 方法会增加一个许可，可能唤醒阻塞的获取者。需要注意的是，Semaphore实际并无物理许可对象；Semaphore 仅通过计数器跟踪可用许可数量并据此操作]

那其实这里就有一个问题了，Semaphore看起来和Lock没什么区别。都是基于许可来确定是否要阻塞当前线程。那Doug lea为什么要创建出来两个逻辑差不多的类？

因为从设计思想上来讲，Lock是为了实现严格实现互斥访问（Mutual Exclusion），确保同一时刻仅有一个线程能访问共享资源（如临界区代码或数据）。

因此当Lock在释放凭证(permits)的时候，他会判断一下当前的线程是不是持有锁的线程：

而Semaphore的本质只是释放出一批通行证，只要你获取了就可以通行，因此Semaphore在释放凭证的时候，并不关注当前的线程是不是持有锁的线程：

因此如果我们做一个形象的比喻的话，我们可以将Semaphore看做是停车场中显示剩余车位的告知牌。

Semaphore并不管这是谁的车，Semaphore只关注当前的车位还够不够你停进去。

让我们从源码角度来认识一下Semaphore吧。Semaphore有一个继承于AQS的sync内部类，几乎所有的锁在实现的时候都用到了sync内部类。

Semaphore和其他锁一样支持公平锁和非公平锁。

而之所以能实现公平锁，是因为其依赖了AQS框架。当线程想要获取凭证的时候就要先进队列中进行排队，严格执行先到先得。

在这里面调用hasQueuedPredcessors方法判断了一下队列中是否还有比自己靠前的元素：

public final boolean hasQueuedPredecessors() {
    // h = 头节点, s = 待检查的候选节点
    Node h, s;
    
    // 1. 检查队列是否非空（head != null）
    if ((h = head) != null) {
        
        // 2. 检查头节点的直接后继节点（第一个等待节点）
        if ((s = h.next) == null || s.waitStatus > ) {
            // 情况：后继节点不存在或已取消（waitStatus > 0 表示 CANCELLED）
            s = null;  // 初始化s
            
            // 3. 从尾节点向前遍历查找有效节点
            for (Node p = tail; p != h && p != null; p = p.prev) {
                if (p.waitStatus <= )  // 跳过已取消的节点
                    s = p;  // 记录最后一个有效节点
            }
        }
        
        // 4. 判断找到的有效节点是否属于当前线程
        if (s != null && s.thread != Thread.currentThread())
            returntrue;  // 存在其他排队线程
    }
    // 5. 默认返回false（无线程排队或当前线程是第一个）
    returnfalse; 
}

而非公平锁的设计就很简单了，只需要写死一个for循环之后不断的尝试获取凭证就好了：

剩下的方法也没有什么好讲的了。当你回头看去JUC的大部分锁的时候，其实你就会发现这些锁其实内部没什么方法，大部分核心逻辑都交给AQS以及sync包去做了。

这种“控制反转”和“模板方法”的设计模式，在 JUC 包中体现得淋漓尽致，也是我们学习源码时最值得品味的地方。

那今天关于Semaphore的源码讲解就到这里了。相信通过我的介绍，你已经了解了Semaphore的设计思想。

对于Semaphore你还有什么想聊的吗？欢迎在评论区留言。