Semaphore与限流控制实战教程

在文章实战开发的过程中，我们经常会遇到一些这样那样的问题，然后要卡好半天，等问题解决了才发现原来一些细节知识点还是没有掌握好。今天golang学习网就整理分享《Semaphore与限流控制实战解析》，聊聊，希望可以帮助到正在努力赚钱的你。

Semaphore 是计数信号量，能实现并发数限制类限流，但不支持时间窗口、QPS 控制或按接口维度限流；适合保护本地有限资源，需配对 acquire/release 并用 finally 释放。

Semaphore 是什么，它真能做限流吗

Semaphore 不是专为限流设计的工具，但它能实现“并发数限制”这一核心限流语义。它的本质是计数信号量，acquire() 消耗许可，release() 归还许可，许可总数在构造时固定。只要控制好许可数和 acquire/release 的配对时机，就能达成类似限流的效果。

注意：它不感知时间窗口、不自动清理过期请求、也不区分请求来源——这些是成熟限流器（如 Sentinel、Resilience4j）才提供的能力。用 Semaphore 做限流，只适合简单场景，比如限制同时最多 5 个线程访问某个本地资源。

如何正确初始化和使用 Semaphore 实现并发限流

关键在于构造参数与 acquire/release 的位置。错误地放在方法内部、漏掉 finally 块释放、或在异常路径中未释放，都会导致许可永久泄漏，最终所有线程阻塞在 acquire() 上。

• 使用 new Semaphore(int permits, boolean fair)；通常设 fair = false（默认），避免排队开销
• acquire() 必须配对 release()，且 release() 应该放在 finally 块中
• 不要在循环里反复 acquire() 而不 release()，除非你明确需要多许可（即 acquire(3) 对应 release(3)）

private final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

public void doWork() {
    try {
        semaphore.acquire(); // 阻塞直到拿到许可
        // 执行受保护的操作
        Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    } finally {
        semaphore.release(); // 必须释放，否则许可数会越来越少
    }
}

acquire() 会阻塞，有没有非阻塞或带超时的替代方案

直接调用 acquire() 会无限期等待，生产环境几乎不可接受。应优先使用带超时的版本，并根据返回值判断是否获取成功。

• tryAcquire()：立即返回 boolean，不阻塞，适合“尽力而为”场景
• tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)：指定最大等待时间，超时返回 false，必须检查返回值
• 超时后不调用 release()，因为根本没拿到许可

if (semaphore.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        // 执行业务逻辑
    } finally {
        semaphore.release();
    }
} else {
    // 走降级逻辑，比如返回 429 或 fallback 值
}

和 RateLimiter（Guava）或滑动窗口限流比，Semaphore 缺少什么

Semaphore 只管“当前有多少人在用”，不管“过去一分钟来了多少请求”。这意味着它无法应对突发流量（burst）、无法按 QPS 限流、也无法做平滑限流（如预热、冷启动）。它本质是并发数控制，不是速率控制。

• RateLimiter 支持预热期（create(double, Duration)）、支持平滑突发（acquire() 返回等待时间）
• 滑动窗口/令牌桶类限流器依赖时间戳和状态维护，Semaphore 完全无时间维度
• 若需按接口维度单独限流，Semaphore 需手动管理 Map，易出错且难监控

真正要落地限流，别硬套 Semaphore。它适合保护本地有限资源（如数据库连接池、文件句柄），而不是对外暴露的 API 接口。

好了，本文到此结束，带大家了解了《Semaphore与限流控制实战教程》，希望本文对你有所帮助！关注golang学习网公众号，给大家分享更多文章知识！