《重学Java高并发》Sempahore的使用场景与常见误区

大家好，我是威哥，《RocketMQ技术内幕》一书作者，荣获RocketMQ官方社区优秀布道师、CSDN2020博客执之星Top2等荣誉称号。目前担任中通快递技术平台部资深架构师，主要负责全链路压测、消息中间件、数据同步等产品的研发与落地，拥有千亿级消息集群的运维经验，不仅实践经验丰富，而且对其源代码有深入且系统的研究。欢迎大家关注我，一起抱团发展。

JUC，java并发框架也是面试中的常客，而Semaphore信号量又是JUC的重头戏。

Semaphore简单吗？使用起来非常简单，但最近生产环境遇到一个故障，最终原因竟然是Semaphore在多线程异步环境使用不当造成的？

读者朋友们一定会觉得很诧异，容我慢慢道来。

文章开头时先吹一个牛：我有一双“火眼金睛”，任你刷多少题，是否用过Semaphore，我一问便知。

1、Sempahore使用场景

读者朋友们对下面的对话我想肯定不会陌生：

面试官：看你简历中写到你熟悉多线程编程，那你的多线程工具包有哪些工具？

候选人：多线程jdk提供了丰富的工具，都集中在JUC包中，通常有线程池、Semaphore、CountDownLatch、原子类等。面试官：那你能说说信号量Semaphore通常在什么场景下使用呢？候选人：限流面试官：如何基于Semaphore进行限流？候选人：。。。。。。面试官：看图说话，这段代码是否正确？Sempahore信号量最经典的使用场景是限流，用于控制并发度。

回想我们在开发系统时免不了要对接第三方系统，例如在快递行业的用户端系统（寄件）时，用户通过微信小程序进行下单时，需要手动填写收件人、寄件人信息等信息，十分繁琐与低效，能否从产品角度加以改善？

当然可以，产品提成上传一张包含收件地址等信息等图片，通过AI等技术识别图片，自动提取图片中的有效信息并自动填充，提高用户体验。

通过技术选型，我们敲定了百度的免费(付费)图片识别接口，但第三方提供的配额是有限的，特别是会限制接口的并发度，超过并发度的接口将会返回错误，特别是免费类的接口更加如此？

该如何处理呢？Sempahore闪亮登场。

2、许可超额现象及解决方案

Sempahore的使用场景非常经典，其使用看上区非常简单，其基本的使用代码如下：上面的方法就是控制doSomeThing()方法的调用并发度，即同一时间允许多少个线程并发执行doSomeThing()方法中的代码，简单说明一下：

在创建Sempahore对象时指定该信号量中包含的许可数量。
在执行业务方法之前，首先向信号量对象中申请一个许可，如果申请到，acquire()方法立即返回，执行完成业务逻辑放一定要调用release()方法，释放许可。
如果当前许可已全部申请，其他线程调用信号量的acquire()方法时会阻塞，当然acquire方法也可以设置超时时间，该方法的返回结果表示是否申请到许可。

温馨提示：上面的代码有漏洞，你能发现吗？

上面的代码有可能造成多释放，当10个线程分别去获取许可，都能成功，但都在执行doSomeThing()方法的时候，第11个线程尝试获取许可，但可能发生中断等异常导致没成功获取许可而触发异常，但最终进入到finally语句块，进行释放许可，这样就会增加许可数量，导致逻辑异常，这样的问题特别是在调用带超时时间的acquire方法时更加明显，其正确的使用如下图所示：

3、许可不释放导致无限阻塞

上面只是“小试牛刀”，使用Sempahore真正的挑战在于多线程环境中，我们回到开头部分的场景，调用第三方接口解析图片，并使用多线程提高并发度，示例代码如下：该示例主要是结合CompletableFuture实现多线程并发，并结合信号量控制调用第三方接口的并发度(这里用doSomeThing()方法表示)。