Semaphore（信号量）

一个计数信号量。从概念上来说，一个Semaphore维护了一组permits【许可证】。每次调用acquire()方法都会阻塞，直到获取到许可证。每次调用release()方法都会添加一个许可证，也就是释放一个被阻塞的获取者。但是实际上并不存在这个许可证，Semaphore仅仅是记录可用资源的数量，并且做出对应的行为（有资源就获取，没有资源就阻塞）。

Semaphore通常用于限制访问资源（物理或逻辑资源）的线程的数量。

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例如：下面这个类就是使用 Semaphore 限制对 items 池的访问。

public class Pool {
   private static final int MAX_AVAILABLE = 100;
   private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true);

   public Object getItem() throws InterruptedException {
     available.acquire();
     return getNextAvailableItem();
   }

   public void putItem(Object x) {
     if (markAsUnused(x))
       available.release();
   }

   // Not a particularly efficient data structure; just for demo

   protected Object[] items = ... 被管理的item的类型
   protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];

   protected synchronized Object getNextAvailableItem() {
     for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
       if (!used[i]) {
          used[i] = true;
          return items[i];
       }
     }
     return null; // not reached
   }

   protected synchronized boolean markAsUnused(Object item) {
     for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {
       if (item == items[i]) {
          if (used[i]) {
            used[i] = false;
            return true;
          } else
            return false;
       }
     }
     return false;
   }
 }

每个线程在获取一个item之前必须从 Semaphore 中获取到一个许可证，用于保证 item 是可以被使用的。当一个线程使用完该item之后，该 item 必须被归还到 item 池中，并且该许可证也必须被归还到Semaphore中，从而允许其他的线程去获取该item。注意：在调用acquire()方法时不会持有同步锁，因为其他线程将 item 归还到池中时会被阻塞。
Semaphore 封装了限制对池访问所需的同步，与维护池本身的一致性所需的同步分开（也就是将限制对池的访问和对池中数据的操作所需要的锁分开）。

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一个初始化为 1 的 Semaphore，它只有一个可用的许可证，可以用作互斥锁。这种情况的 Semaphore 通常被称为binary semaphore【二进制信号量】，因为它只有两种状态：一个可用的许可证，或者0个可用的许可证。当使用二进制信号量时，"锁"可以由拥有者以外的线程释放（因为 Semaphore 没有所有权的概念），这点与许多锁不同。 这在某些特定上下文中很有用，比如死锁的恢复。

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该类的构造函数可选地接受 fairness【公平】参数。

• 当设置为 false 时，该类不能保证线程获得许可证的顺序。事实上，barging【倒挂】是被允许的，也就是说，一个正在执行acquire()的线程可以在一个已经在等待的线程之前分配一个许可证——从逻辑上讲，新线程将自己放在等待线程队列的最前面。
• 当设置为true时，该 semaphore 保证所有调用acquire()方法的线程获得许可证的顺序就是其对该方法的调用顺序（first-in-first-out; FIFO)。注意：FIFO的顺序是指是依据到达方法内部的执行点的时间，并不是方法执行的时间。因此，一个线程可能在另一个线程之前调用acquire()，但是到达目标点却在另一个线程之后，类似于方法返回。还要注意：不定时的tryAcquire()方法不会遵循 fairness 的设置，但是会任意选取可用的许可证。

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通常，用于控制资源访问的 Semphore 应该将 fairness 初始化为 true，以确保没有线程因为长时间获取不到许可证而饿死。
当将 Semphore 用于其他类型的同步控制时，非公平排序的吞吐量的优势常常超过了公平性排序。

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这个类还提供了一次获取和释放多个许可证的方法。当使用这些方法而不将 fairness 设置为 true 时，要注意无限期等待的风险。
内存一致性效应：一个线程调用"release"方法（如release()）发生在其他线程调用"acquire"方法之前。