LeetCode：交替打印【1115】

题目描述

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。

题目分析

　　在解决1114问题按序打印时，我们曾引入了一个Java多线程工具类倒计时器（CountDownLatch），这里要介绍另外一个工具类信号量（Semaphore）。了解更多

　　信号量（Semaphore）由一个值和一个指针组成，指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。信号量S≥0时，S表示可用资源的数量。

　　信号量可以被两个操作修改：

执行一次P操作意味着请求分配一个资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，S的绝对值表示当前等待该资源的进程数。请求者必须等待其他进程释放该类资源，才能继续运行。
执行一次V操作意味着释放一个资源，因此S的值加1；若S<0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

注意：信号量的值只能由PV操作来改变。

　　我们可利用信号量来描述程序或语句之间的前趋关系。

　　设有两个并发执行的进程 P1 和 P2。 P1 中有语句 S1;P2 中有语句 S2。我们希望在 S1 执行后再执行 S2。为实现这种前趋关系，我们只须使进程 P1 和 P2 共享一个公用信号量 S，并赋予其初值为 0，将 signal(S)操作放在语句 S1 后面;而在 S2 语句前面插入 wait(S)操作，即

在进程 P1 中，用 S1;signal(S);
在进程 P2 中，用 wait(S);S2;

　　由于 S 被初始化为 0，这样，若 P2 先执行必定阻塞，只有在进程 P1 执行完 S1;signal(S);操作后使 S 增为 1 时，
P2 进程方能执行语句 S2 成功。

　　回到题中，先Foo后Bar，添加信号量S2（值为1），先申请资源后再输出Foo，此时S2为0，循环暂停，暂停前需要让Bar有机会输出，所以添加信号量S1（值为0），每当Foo输出后，都释放资源，这样Bar就可以输出了。

Java题解

import java.util.concurrent.Semaphore;

class FooBar {

    private Semaphore s1 = new Semaphore(0);

    private Semaphore s2 = new Semaphore(1);

    private int n;

    public FooBar(int n) {

        this.n = n;

    }

    public void foo(Runnable printFoo) throws InterruptedException {

        for (int i = 0; i < n; i++) {

        	// printFoo.run() outputs "foo". Do not change or remove this line.

            s2.acquire();

            printFoo.run();

            s1.release();

        }

    }

    public void bar(Runnable printBar) throws InterruptedException {

        for (int i = 0; i < n; i++) {

            // printBar.run() outputs "bar". Do not change or remove this line.

            s1.acquire();

        	printBar.run();

            s2.release();

        }

    }

}