交替打印FooBar - 信号量和锁

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()