面试题：Java中信号量的基本使用场景有哪些

Question

请简要阐述在Java编程中，信号量通常会应用在哪些场景下，并举例说明如何使用Java的`Semaphore`类来实现其中一种场景。

Answer 1

信号量的应用场景

1. 资源访问控制：当系统中存在有限数量的共享资源（如数据库连接池中的连接、线程池中的线程等），需要限制同时访问这些资源的线程数量时，可以使用信号量。例如，在一个多线程的Web应用中，数据库连接是有限的资源，为了避免过多线程同时竞争连接导致数据库性能下降，可通过信号量来控制同时获取连接的线程数。
2. 并发控制：在某些情况下，需要控制并发执行的线程数量，以确保系统的稳定性和性能。比如，一个系统对外部接口的调用频率有限制，为防止过多线程同时调用导致接口被封禁，使用信号量来限制同时调用接口的线程数。

使用Java的Semaphore类实现资源访问控制场景示例

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
    // 创建一个信号量，允许同时有2个线程访问资源
    private static final Semaphore semaphore = new Semaphore(2);

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Worker(i));
            thread.start();
        }
    }

    static class Worker implements Runnable {
        private int id;

        public Worker(int id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                // 获取信号量许可
                semaphore.acquire();
                System.out.println("线程 " + id + " 获得许可，开始访问资源");
                // 模拟访问资源的操作
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("线程 " + id + " 访问资源完毕，释放许可");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                // 释放信号量许可
                semaphore.release();
            }
        }
    }
}

在上述示例中，Semaphore被初始化为允许同时有2个线程获取许可访问资源。每个线程在访问资源前调用acquire()方法获取许可，如果没有可用许可则等待。访问完资源后通过release()方法释放许可，以便其他线程可以获取许可访问资源。