信号量(semaphore)机制是一种常用的同步机制，在现代OS中被广泛采用。semaphore是一个非0值，当它的值大于0时表示系统目前还有足够的资源分配给请求线程，，每分配出去一个资源，值递减。当值等于0时表示当前已无资源可分配。JDK提供了Semaphore类来实现信号量。
假如我们一共有3台打印机可用，当前有N个线程都请求使用打印机，要实现对打印机这种资源的访问保护，有以下两种方式：
每当一个线程请求使用打印机时，检查当前是否有空闲打印机可用，如果有则分配给请求线程并使用打印机。分配和使用打印机的过程都要加锁(同一把锁)。创建一个初值为3的semaphore, 允许3个线程同时使用打印机。
显然，方式一在某个时间点只能有一个线程在使用打印机，那么另外2台打印机资源就被浪费掉了。有人可能会想，如果只对检查并分配打印机的代码进行加锁，而在使用打印机的过程中不加锁，这样当第一个线程使用打印机时，第二个线程依然能够请求到打印机，不就能允许3个线程都用上打印机了吗？
这样做是非常危险的，我们称之为资源逃逸。如果不对使用打印机的过程加锁，那么如果请求线程又将这台逃逸出的打印机分配给了其它线程，那么线程同步就失去了意义。
对于方式二，当线程A使用打印机时，线程B依然可以请求并使用打印机，线程C也可以。当线程A使用完后必须释放semaphore, 这样其它线程又可以使用这台打印机了。
首先定义打印机对象：
class Printer {private String name;private int index;public Printer(String name, int index) {this.name = name;this.index = index;}() {System.out.println(“printer ” + name + ” is working for ” + Thread.currentThread().getName());try {Thread.currentThread().sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(“printer ” + name + ” for ” + Thread.currentThread().getName() + ” is done”);}() {return this.index;}}
然后，我们定义一个打印机池(Pool)。利用这个pool实现打印机资源的安全分配：
class PrinterPool {/*** store all available devices*/private Printer[] printers;private boolean[] freePrinters;private Lock lock = new ReentrantLock();/*** create a semaphore for 3 resources*/private Semaphore semaphore = new Semaphore(3);/*** 3 printers available in this pool.*/public PrinterPool() {printers = new Printer[] {new Printer(“A”, 0),new Printer(“B”, 1),new Printer(“C”, 2)};freePrinters = new boolean[] {true,true,true};}/*** use printer*/public Printer printData() {Printer printer = null;try {semaphore.acquire();while (true) {printer = getFreePrinter();if (printer != null) {break;}}// use printerprinter.print();// reclaim printerreclaimPrinter(printer);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {semaphore.release();}return printer;}private Printer getFreePrinter() {Printer printer = null;lock.lock();for (int ix = 0 ; ix < freePrinters.length ; ++ix) {if (true == freePrinters[ix]) {freePrinters[ix] = false;printer = printers[ix];break;}}lock.unlock();return printer;}(Printer p) {lock.lock();this.freePrinters[p.getIndex()] = true;lock.unlock();}}
最后编写测试代码，启动10个线程请求使用打印机：
// create printer poolPrinterPool pool = new PrinterPool();Runnable job = () -> {pool.printData();};// create 10 threadsThread[] threads = new Thread[10];for (int ix = 0 ; ix < 10 ; ++ix) {threads[ix] = new Thread(job);}// start all threadsfor (int ix = 0 ; ix < 10 ; ++ix) {threads[ix].start();}
输出结果：
愚公因此敢移山，矢志不渝是前行，握紧拳头勇登攀，
