Semaphore (信号量)是由计算机科学家Dijkstra在1965年提出的，广泛应用不同的操作系统，在管程提出之前信号量就是并发编程领域的霸主！几乎所有并发的语言都支持信号量机制。
Semaphore 也有被翻译成信号灯，因为其机制就像我们日常生活中的红绿灯，车辆的通行看红绿灯，对应编程世界的线程能不能执行得看信号灯！
Semaphore 用来多线程互斥问题，相对于synchronized和Lock来说它允许多个线程访问一个临界区！例如各种池：数据库连接池、对象池等，这些池的需求就是同一时刻允许多个线程同时使用连接池。
Semaphore的模型可以概括为一个计数器、一个等待队列、三个方法。三个方法原子性分别是init()、down()、up()；
init()：设置计数器的初始值。
down()：将计数器的值减一，如果减了一之后，计数器的值小于0，则当前的线程被阻塞，否则继续执行。
up()：将计数器的值加一，如果加了一之后，计数器的值小于等于0，则唤醒等待队列中的一个线程，并且将它移除出等待队列。(注意是小于等于0，不应该理解为大于等于0，因为大于等于0表明此时没有等待的线程，所以不会有唤醒这个操作。)
简单的理解就是Semaphore就是通过这三个方法来改变计数器，通过计数器的值来判断此时的线程是应该加入到等待队列中等待还是成功执行。
信号量模型也被称为PV原语，也就是down和up操作最早称为P操作和V操作，有些人还称为semWait和semSignal。在JAVA中信号量模型是由 java.util.concurrent.Semaphore 的实现，并且down和up对应的实现方法是acquire和release，我们来看下简单的使用例子
int count;
final Semaphore semaphore = new Semaphore(1); // 初始化信号量
// 用信号量保证互斥
void addOne() {
try {
semaphore.acquire(); //对应down
count+=1;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
semaphore.release(); //对应up
}
}
如果你想多让几个线程进去临界区，那么就把Semaphore构造器中的1改为你想要的线程数。
可以理解为颁发许可证，比如想同时允许3个线程进入临界区，构造器中的数就填3，理解为搞了3张许可证，然后颁发出去，谁拿到了许可证谁就能进临界区，进入临界区后的线程搞完事了，就归还许可证，然后出去。
Semaphore的内部共存在Sync、NonfairSync、FairSync三个类，NonfairSync与FairSync类继承自Sync类，Sync类继承自AbstractQueuedSynchronizer抽象类，也就Semaphore是依托于NonfairSync、FairSync来实现的。
public Semaphore(int permits) {
sync = new NonfairSync(permits);
}
public Semaphore(int permits, boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}
可以通过构造函数来指定为公平锁还是非公平锁，公平的意思这个许可只会给按先来后到的顺序给等待队列中的线程。而非公平的意思就是对于任何申请许可的线程，都第一时间看是否有多余的许可，如果有则给此线程。
protected int tryAcquireShared(int acquires) { //公平
for (;;) {
if (hasQueuedPredecessors())
return -1;
int available = getState();
int remaining = available - acquires;
if (remaining < 0 ||
compareAndSetState(available, remaining))
return remaining;
}
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return nonfairTryAcquireShared(acquires); //非公平
}
final int nonfairTryAcquireShared(int acquires) {
for (;;) {
int available = getState();
int remaining = available - acquires;
if (remaining < 0 ||
compareAndSetState(available, remaining)
return remaining;
}
}
差别就在于有没hasQueuedPredecessors()，这个方法就是判断当前线程是否是等待队列中的头结点，如果不是，则不给于分配。
大致Semaphore的模型和模型实现思路就是这样，建议多看看源码，不难的可以加深理解，并且懂得具体实现之后能掌握把控更多细节，还不怕面试官问。
如有错误欢迎指正！
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