这篇文章主要介绍“Java Semaphore怎么实现高并发场景下的流量控制”，在日常操作中，相信很多人在Java Semaphore怎么实现高并发场景下的流量控制问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Java Semaphore怎么实现高并发场景下的流量控制”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！
Semaphore介绍
首先我们看一下Semaphore类的构造函数是如何实现的。
public Semaphore(int permits, boolean fair) { sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }我们可以看到有两个参数，分别对应的是信号量的许可次数以及是否为公平锁，其中关于锁的概念可以参考补充。
我们看一下主要使用到的方法——tryAcquire，尝试申请锁，看一下该方法有几个实现。
public boolean tryAcquire() { return sync.nonfairTryAcquireShared(1) >= 0; } public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); } public boolean tryAcquire(int permits) { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); return sync.nonfairTryAcquireShared(permits) >= 0; } public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException(); return sync.tryAcquireSharedNanos(permits, unit.toNanos(timeout)); }我们需要注意的是，Semaphore是一个可重入的共享锁，所以除了可以增加申请锁的超时时间外，还可以设置申请的许可证数量。一般在业务场景中申请1次就可以了。
Semaphore还提供了阻塞的申请方式，一旦执行就会一直阻塞直到申请到锁，就是acquire方法。有兴趣的话，可以看看，也基本上支持多种参数实现。
代码演示
下面看一下我写的demo代码，演示一下Semaphore的限流效果。
先添加一些maven依赖
<dependency> <groupId>cn.hutool</groupId> <artifactId>hutool-all</artifactId> <version>5.7.15</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> <optional>true</optional> </dependency>示例代码
package com.huyi.csdn.tools; import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil;import lombok.Builder;import lombok.Data;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;import org.springframework.scheduling.concurrent.CustomizableThreadFactory; import java.util.Random;import java.util.concurrent.*;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;import java.util.stream.IntStream; @Slf4jpublic class SemaphoreDemo { private static final Semaphore SEMAPHORE = new Semaphore(3, true); private static final ExecutorService POOL = Executors.newFixedThreadPool(10, new CustomizableThreadFactory("TASK-")); private static final ScheduledExecutorService ENGINE_POOL = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(new CustomizableThreadFactory("ENGINE-")); public static LinkedBlockingQueue<Task> taskQueue; public static AtomicInteger codeBuilder; @Data @Builder public static class Task { private Integer code; private Runnable work; } public static void init() { taskQueue = new LinkedBlockingQueue<>(); codeBuilder = new AtomicInteger(0); log.info(">>> 任务队列初始化"); log.info(">>> 任务引擎启动"); engineOn(); } private static void engineOn() { ENGINE_POOL.scheduleAtFixedRate( () -> { if (taskQueue.isEmpty()) { log.info("队列为空，无任务需要执行"); } else { if (SEMAPHORE.tryAcquire()) { try { Task task = taskQueue.poll(); log.info("code:{} 任务获得执行许可", task.getCode()); POOL.submit(task.getWork()); log.info("code:{} 任务提交执行", task.getCode()); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); } } else { log.info("执行任务数量已经达到限制，无法执行任务"); } } }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); } public static void addTask(Runnable runnable) { Integer code = codeBuilder.incrementAndGet(); Task task = Task.builder() .code(code) .work( () -> { try { runnable.run(); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); } finally { log.info("code:{}-结束任务", code); SEMAPHORE.release(); } }) .build(); taskQueue.add(task); } public static void main(String[] args) { SemaphoreDemo.init(); Random random = new Random(); for (int i = 0; i < 10; i++) { SemaphoreDemo.addTask( () -> { IntStream.range(1, random.nextInt(10) + 1) .forEach( a -> { log.info("第{}次进攻敌方基地", a); ThreadUtil.sleep(1000); }); log.info("进攻结束"); }); } }}代码说明：
先添加了两个静态的线程池，一个为给引擎工作的定时线程池，一个为给异步任务提供的任务线程池。
在初始化的时候会提前创建好任务队列，这里使用的是LinkedBlockingQueue。
初始化之后，可以引擎会定时尝试获取Semaphore的许可证，如果可以拿到则将任务提交给线程池执行。
在构建任务的时候，会将需要执行的内容重新包装，保证任务执行结束的时候会主动释放Semaphore的许可证。
main方法主要是在10秒内提交10个不定时完成的任务，我们可以看看是否限制了异步任务的数量。
验证一下，看看执行结果
E:\Java\jdk1.8.0_40\bin\java.exe "-javaagent:E:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.1.1\lib\idea_rt.jar=3927:E:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2020.1.1\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath 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com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo17:23:20.516 [main] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - >>> 任务队列初始化17:23:20.519 [main] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - >>> 任务引擎启动17:23:20.559 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:21.572 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:1 任务获得执行许可17:23:21.575 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:1 任务提交执行17:23:21.577 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:22.568 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:2 任务获得执行许可17:23:22.568 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:2 任务提交执行17:23:22.568 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:22.584 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第2次进攻敌方基地17:23:23.561 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:3 任务获得执行许可17:23:23.561 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:3 任务提交执行17:23:23.561 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:23.576 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第2次进攻敌方基地17:23:23.592 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第3次进攻敌方基地17:23:24.571 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第2次进攻敌方基地17:23:24.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 执行任务数量已经达到限制，无法执行任务17:23:24.587 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第3次进攻敌方基地17:23:24.602 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第4次进攻敌方基地17:23:25.565 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 执行任务数量已经达到限制，无法执行任务17:23:25.581 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第3次进攻敌方基地17:23:25.596 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第4次进攻敌方基地17:23:25.611 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第5次进攻敌方基地17:23:26.570 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 执行任务数量已经达到限制，无法执行任务17:23:26.584 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第4次进攻敌方基地17:23:26.600 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第5次进攻敌方基地17:23:26.615 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:26.615 [TASK-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:1-结束任务17:23:27.573 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:4 任务获得执行许可17:23:27.573 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:4 任务提交执行17:23:27.574 [TASK-4] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:27.574 [TASK-4] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:4-结束任务17:23:27.589 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:27.589 [TASK-3] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:3-结束任务17:23:27.605 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第6次进攻敌方基地17:23:28.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:5 任务获得执行许可17:23:28.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:5 任务提交执行17:23:28.571 [TASK-5] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:28.618 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第7次进攻敌方基地17:23:29.565 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:6 任务获得执行许可17:23:29.565 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:6 任务提交执行17:23:29.565 [TASK-6] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:29.581 [TASK-5] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第2次进攻敌方基地17:23:29.628 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:29.628 [TASK-2] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:2-结束任务17:23:30.571 [TASK-6] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第2次进攻敌方基地17:23:30.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:7 任务获得执行许可17:23:30.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:7 任务提交执行17:23:30.571 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:30.586 [TASK-5] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:30.586 [TASK-5] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:5-结束任务17:23:31.561 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:8 任务获得执行许可17:23:31.561 [ENGINE-1] 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com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第4次进攻敌方基地17:23:34.607 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第5次进攻敌方基地17:23:34.607 [TASK-6] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:34.607 [TASK-6] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:6-结束任务17:23:35.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:9 任务获得执行许可17:23:35.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:9 任务提交执行17:23:35.571 [TASK-9] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:35.602 [TASK-8] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:35.602 [TASK-8] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:8-结束任务17:23:35.617 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第6次进攻敌方基地17:23:36.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:10 任务获得执行许可17:23:36.571 [TASK-9] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:36.571 [TASK-9] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:9-结束任务17:23:36.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:10 任务提交执行17:23:36.571 [TASK-10] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第1次进攻敌方基地17:23:36.617 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第7次进攻敌方基地17:23:37.564 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:37.579 [TASK-10] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:37.579 [TASK-10] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:10-结束任务17:23:37.626 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 第8次进攻敌方基地17:23:38.568 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:38.630 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 进攻结束17:23:38.630 [TASK-7] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - code:7-结束任务17:23:39.565 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:40.563 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:41.567 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:42.562 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:43.572 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:44.563 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:45.572 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:46.563 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:47.571 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:48.561 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:49.572 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行17:23:50.570 [ENGINE-1] INFO com.huyi.csdn.tools.SemaphoreDemo - 队列为空，无任务需要执行 Process finished with exit code -1可以看出，始终只有3个任务在执行任务。
补充
独占锁与共享锁
我发现很多人会把独占锁与公平锁搞混，其实他们不在一个方向上。
独占锁
独占锁是指在同一个时间只能有一个线程占有他，所以具备排他性。像synchronized关键字就是典型的独占锁。
举个栗子：独占锁相当于独间的澡堂，一个人进了这件澡堂，其他人都不能进，只有等他出来。
共享锁
什么是共享锁？
就是指同一时间可以被多个线程占有，像java自带的ReadWriteLock、Semaphore，他们可以设置自己共享的数量。
举个栗子：共享锁相当于一个大型公共澡堂，一开始就设定了能进去洗澡人的数量，比如是10个人，那么你要进去的时候会检查一下有没有满10个，满了你就在门口排队去吧。
公平锁与非公平锁
如果你在排队买奶茶，有个人插队了但是没人制止，你生不生气？他买到了奶茶扬长而去，这公不公平。
公平锁
公平锁就是多个线程去申请锁的使用权的时候，线程会直接进入队列排队，排在前面的可以先获得锁，排在后面的只能等着前面的先用。
举个栗子：有个澡堂，里面已经满了，后面的人想冲进去。但是有个保安站在门口，他让后面想进来的人都排好队，出来一个，就从队伍的前面放一个人进去。
没错，这就很公平。
但是公平锁也会带来其他的缺点，就是需要一个保安去控制，带来的其他开销。如果大家蜂拥而至去抢位置，少了这个保安，会更有效率。没错公平锁的缺点就是会带来更大的开销以及吞吐量下降。
非公平锁
与公平锁对应的就是非公平了，简而言之就是和公平锁反正来，什么不公平来什么。关键字synchronized就是典型的非公平锁。
缺点就是不公平，在某些场景中，特别是每次获取锁后会迅速执行并且释放锁的情况下，非公平锁是可以使用的。假设你洗澡的时间巨长，还有人插我队，这谁能忍得了？
可重入锁
可重入锁的概念很多人容易理解错，他是指同一个线程在申请到锁的情况下，继续申请锁不会阻塞，而是有个计数器记录该线程以及线程申请的次数。
举个栗子：还是单间浴室，但是我有一个洗澡卡，一旦我进了洗澡间就要刷卡，而且出来的时候还需要刷卡退出。那么我一旦进了洗澡间，我可以刷好几次进入卡，这不会阻塞住，因为都是我自己刷的。但是我退出洗澡间的时候我得刷同样次数的退出卡，不然下一个进来的人刷不了进入卡。好理解吗？你也别管我刷几次，反正我刷几次进入，就刷几次退出。
像java的关键字synchronized和ReentrantLock类都是可重入锁。
到此，关于“Java Semaphore怎么实现高并发场景下的流量控制”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
