持续总结中！2024年面试必问 20 道并发编程面试题（六）

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十一、什么是信号量（Semaphore）？

信号量是一种并发编程中使用的同步机制，用于控制对共享资源的访问。它是一种计数器，与互斥锁类似，但提供了更多的灵活性。信号量可以用于多个线程或进程之间的同步，允许一定数量的线程同时访问共享资源。

计数器：信号量是一个非负整数计数器，表示可以同时访问共享资源的线程数。
P操作（等待或阻塞）：当线程需要访问共享资源时，它会执行P操作（也称为wait、down或decrement操作），如果计数器大于0，计数器减1，线程继续执行；如果计数器为0，则线程被阻塞，直到其他线程执行V操作。
V操作（释放或信号）：当线程完成对共享资源的访问时，它会执行V操作（也称为signal、up或increment操作），将计数器加1。如果计数器加1之前有其他线程被阻塞，那么其中一个被阻塞的线程将被唤醒。
公平性：信号量的实现可以是公平的或非公平的。公平性信号量按照线程请求的顺序分配资源，而非公平性信号量则不保证顺序。
超时机制：一些信号量的实现支持超时机制，允许线程在等待一定时间后如果没有获得资源，则可以继续执行。
命名信号量：在某些系统中，信号量可以是命名的，允许不同进程中的线程通过信号量名称来同步。

不同的编程语言和操作系统提供了不同的信号量实现。例如：

使用信号量时，开发者需要注意避免死锁和资源泄露。例如，确保在所有代码路径中正确地执行V操作，以释放资源。此外，信号量的使用应该根据具体的应用场景和需求来设计，以确保程序的正确性和效率。

线程池是一种在并发编程中常用的设计模式，它提供了一种有效的方式来管理和优化线程的使用。线程池维护了一个线程的集合，这些线程可以被用来并行地执行多个任务。

创建线程池：首先，你需要创建一个线程池实例。在大多数编程语言中，线程池的创建可以通过提供一些参数来完成，如线程的数量、线程的名称、工作队列的大小等。
提交任务：使用线程池，你可以提交一个或多个任务（通常是一个实现了特定接口的类实例，如Java中的Runnable或Callable）给线程池。线程池会将这些任务放入工作队列中。
线程池调度任务：线程池内部的线程会从工作队列中取出任务并执行。如果队列中没有任务，线程可能会等待或被回收。
同步和结果获取：如果你提交的任务需要返回结果，可以使用支持结果返回的任务类型（如Java中的Callable），并通过Future对象来同步任务的完成并获取结果。
关闭线程池：当不再需要线程池时，应该调用线程池的关闭方法。这会等待当前正在执行的任务完成后关闭线程池，并拒绝接受新的任务。
优雅关闭：在一些实现中，你可以调用一种立即关闭的方法，它会尝试停止所有正在执行的任务，并不再接受新任务。

// 创建线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);// 提交任务
executor.submit(() -> {// 任务代码
});// 关闭线程池
executor.shutdown();

使用线程池时，需要注意正确处理任务的异常、确保线程池的关闭不会影响正在执行的任务，以及合理配置线程池的大小以适应不同的应用场景。

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