信号量是一个包含自然数(即大于或等于零的整数)的对象，在自然数上定义了两个修改操作。一个运算V，给自然数加1。另一个操作，P，将自然数减少1。这两个活动都是原子的(即没有其他操作可以与V或P同时执行)。

因为自然数0不能减少，所以在包含0的信号量上调用P将阻塞调用进程(/thread)的执行，直到该数字不再为0,P可以成功(原子地)执行为止。

正如在其他回答中提到的，信号量可用于将对某个资源的访问限制为最大(但可变的)进程数。

这是一个老问题，但信号量最有趣的用途之一是读/写锁，但没有明确提到。

r/w锁的工作方式很简单:为读取器消耗一个许可证，为写入器消耗所有许可证。 事实上，一个简单的r/w锁实现，但需要在读取时修改元数据(实际上是两次)，这可能会成为瓶颈，但仍然比互斥锁或锁好得多。

另一个缺点是，写入也可以很容易地启动，除非信号量是公平的，或者写入在多个请求中获得许可，在这种情况下，它们之间需要一个显式的互斥。

进一步阅读:

信号量的作用类似于线程限制器。

示例:如果您有一个100个线程的池，并且您想执行一些DB操作。如果在给定的时间有100个线程访问数据库，那么在数据库中可能会有锁定问题，所以我们可以使用信号量，一次只允许有限的线程。下面的例子一次只允许一个线程。当一个线程调用acquire()方法时，它将获得访问权限，在调用release()方法后，它将释放访问权限，以便下一个线程获得访问权限。

    package practice;
    import java.util.concurrent.Semaphore;

    public class SemaphoreExample {
        public static void main(String[] args) {
            Semaphore s = new Semaphore(1);
            semaphoreTask s1 = new semaphoreTask(s);
            semaphoreTask s2 = new semaphoreTask(s);
            semaphoreTask s3 = new semaphoreTask(s);
            semaphoreTask s4 = new semaphoreTask(s);
            semaphoreTask s5 = new semaphoreTask(s);
            s1.start();
            s2.start();
            s3.start();
            s4.start();
            s5.start();
        }
    }

    class semaphoreTask extends Thread {
        Semaphore s;
        public semaphoreTask(Semaphore s) {
            this.s = s;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                s.acquire();
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Going to perform some operation");
                s.release();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } 
    }

我已经创建了可视化，这应该有助于理解这个想法。信号量控制多线程环境中对公共资源的访问。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(7);

Semaphore semaphore = new Semaphore(4);

Runnable longRunningTask = () -> {
    boolean permit = false;
    try {
        permit = semaphore.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS);
        if (permit) {
            System.out.println("Semaphore acquired");
            Thread.sleep(5);
        } else {
            System.out.println("Could not acquire semaphore");
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new IllegalStateException(e);
    } finally {
        if (permit) {
            semaphore.release();
        }
    }
};

// execute tasks
for (int j = 0; j < 10; j++) {
    executor.submit(longRunningTask);
}
executor.shutdown();

输出

Semaphore acquired
Semaphore acquired
Semaphore acquired
Semaphore acquired
Could not acquire semaphore
Could not acquire semaphore
Could not acquire semaphore

本文中的示例代码

信号量也可以用作…信号量。 例如，如果有多个进程将数据排队到队列中，而只有一个任务使用队列中的数据。如果您不希望您的消费任务不断地轮询队列以获取可用数据，您可以使用信号量。

在这里，信号量不是用作排除机制，而是用作信号机制。 消费任务正在等待信号量 生产任务正在发送信号量。

这样，当且仅当有数据要退出队列时，消费任务才会运行

信号量是一种锁定资源的方法，以保证在执行一段代码时，只有这段代码可以访问该资源。这可以防止两个线程并发访问一个资源，从而导致问题。