交替打印FooBar - 信号量和锁

一时失言乱红尘 2022-12-20 01:54 119阅读 0赞

## 交替打印FooBar ##

我们提供一个类：

class FooBar { 
      public void foo() { 
        for (int i = 0; i < n; i++) { 
          print("foo");
        }
      }
    
      public void bar() { 
        for (int i = 0; i < n; i++) { 
          print("bar");
        }
      }
    }

两个不同的线程将会共用一个 FooBar 实例。其中一个线程将会调用 foo() 方法，另一个线程将会调用 bar() 方法。

请设计修改程序，以确保 “foobar” 被输出 n 次。

**示例 1:**  
输入: n = 1  
输出: “foobar”  
解释: 这里有两个线程被异步启动。其中一个调用 foo() 方法, 另一个调用 bar() 方法，“foobar” 将被输出一次。

**示例 2:**  
输入: n = 2  
输出: “foobarfoobar”  
解释: “foobar” 将被输出两次。

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## 分析 ##

信号量：在多线程下使用的一种机制，为了确保两个或者多个关键代码段不被并发调用。一个线程在进入一个关键代码之前，必须先获得信号量；在执行了该关键代码之后，必须释放信号量。其他未获得信号量的线程需要等待占用信号量的线程释放信号量。

对于这个问题，初始时为消费者设置一个`信号量0`。  
当`信号量`为n时，说明生产者生产了n个资源，消费者可以连续消费n个资源。

按照题目的要求，目标是生产者生产一个，消费者消费一个，实现生产和消费的同步效果。

那么此时为生产者加个`锁`，由消费者控制锁的释放，当消费者消费了生产者的产物之后，释放该锁（告诉消费者你生产的那个我已经消化完了），然后生产者可以继续生产。

## 解法 ##

from threading import Lock, Semaphore
    class FooBar:
        def __init__(self, n):
            self.n = n
            # 设置一个信号量，初始时资源为0
            self.s = Semaphore(0)
            # 设置一个锁
            self.lock = Lock()
    
        def foo(self, printFoo: 'Callable[[], None]') -> None:
            
            for i in range(self.n):
                # 生产者拿锁
                self.lock.acquire()
                # product
                # printFoo() outputs "foo". Do not change or remove this line.
                printFoo()
                # 释放信号量
                self.s.release()
                
                
    
    
        def bar(self, printBar: 'Callable[[], None]') -> None:
            
            for i in range(self.n):
                # 获取资源，获取信号量
                self.s.acquire()
                # printBar() outputs "bar". Do not change or remove this line.
                # 消耗
                printBar()
                # 释放锁，消耗完之后再让生产者生产
                self.lock.release()