AQS-用购票的方式理解信号量（Semaphore）

在有些情况下，由于资源的限制，程序无法支持无限量的线程并发，因此引入信号量（Semaphore），只有获取信号量凭证的线程才允许执行。

1用购票理解信号量（Semaphore）

就好比我们乘坐火车一样，座位数量（信号量大小）是一定的。只有买到车票（获取信号量）的人才允许上车，当车票售完了，没有车票的人（没有获取信号量）是不允许上车的。只有等到有人下车，或者退票（释放持有信号量）后，等待的人才可以购票（获取信号量）上车：

image

其实现方式也非常简单，是基于java提供的AQS同步器框架实现的，因此只要理解了AQS框架的原理，再来理解Semaphore就非常简单了。对于还不了解AQS框架的可以先阅读以下两篇文章：

用火车购票的方式打开 AQS同步器（一）

用火车购票的方式打开 AQS同步器（二）

信号量，主要使用了文章（二）中共享锁的逻辑。现在我们来看一下java 中的信号量的实现吧，以购车票为例，方便理解。

2信号量Semaphore源码解析

对于源码而言，我们主要关注两个方法：一个是信号量的获取，一个是信号量的释放。

先来看一下构造方法：

// 规定一下车票数量，以及预约规则是否严格排队执行（先到先得）
Semaphore(int permits, boolean fair)；

Permits:信号量大小。类似于火车发行的总车票数。
Fair：是否为公平。类似于火车票售完了，然后没买到票的人进行预约。如果为公平的话，预约的按照先来后到的顺序购买到票。如果是非公平的话，对于后买票的人也是有机会购得车票的（记得区分一下买票和预约两个概念）。

信号量的获取：

public void acquire() throws InterruptedException {
     sync.acquireSharedInterruptibly(1); // sync继承了AQS同步器
}

实际会调用AQS框架的tryAcquireShared方法，该方法被Semaphore中的sync重写，分为公平sync和非公平sync,其源码如下：

protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            for (;;) {
                if (hasQueuedPredecessors())  
                        return -1;
                 int available = getState();
                int remaining = available - acquires;
                if (remaining < 0 ||
                    compareAndSetState(available, remaining))
                    return remaining;
            }
        }

其实现区别，主要是公平sync方法中多了hasQueuedPredecessors()方法来判断，是否有比自己排队早的人。如果有，则自己直接返回等待（即前面有比自己先预约买票的人，那么自己就只能等待买票）。

信号量的释放：

public void release() {
        sync.releaseShared(1);  // 直接调用AQS同步器的API，会调用tryReleaseShared方法
 }

 protected final boolean tryReleaseShared(int releases) {
            for (;;) {
                int current = getState();
                int next = current + releases;
                if (next < current) // 溢出，超出int范围了
                    throw new Error("Maximum permit count exceeded");
                if (compareAndSetState(current, next))
                    return true;
            }
        }

释放的逻辑比较简单，无非是使用compareAndSetState来设置实现信号量的更新，而使用for循环是为了保证CAS操作最终都能够得到执行。