1116. 打印零与奇偶数-多线程-中等

问题描述

假设有这么一个类：

class ZeroEvenOdd {
  public ZeroEvenOdd(int n) { ... }  // 构造函数
public void zero(printNumber) { ... } // 仅打印出 0
public void even(printNumber) { ... } // 仅打印出 偶数
public void odd(printNumber) { ... } // 仅打印出 奇数
}
相同的一个 ZeroEvenOdd 类实例将会传递给三个不同的线程：

线程 A 将调用 zero()，它只输出 0 。
线程 B 将调用 even()，它只输出偶数。
线程 C 将调用 odd()，它只输出奇数。
每个线程都有一个 printNumber 方法来输出一个整数。请修改给出的代码以输出整数序列 010203040506... ，其中序列的长度必须为 2n。

示例 1：

输入：n = 2
输出："0102"
说明：三条线程异步执行，其中一个调用 zero()，另一个线程调用 even()，最后一个线程调用odd()。正确的输出为 "0102"。
示例 2：

输入：n = 5
输出："0102030405"

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/print-zero-even-odd

解答

/*
Semaphore：信号量机制
在进行操作的时候，需要先acquire获取到许可，才可以继续执行任务，如果获取失败，则进入阻塞；处理完成之后需要release释放许可
*/
class ZeroEvenOdd {
    private int n;
    
    public ZeroEvenOdd(int n) {
        this.n = n;
    }

    Semaphore z = new Semaphore(1);
    Semaphore e = new Semaphore(0);
    Semaphore o = new Semaphore(0);
    
    public void zero(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for(int i=0; i<n;i++) {
            z.acquire();
            printNumber.accept(0);
            if((i&1)==0) {
                o.release();
            }else {
                e.release();
            }
        }
    }

    public void even(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for(int i=2; i<=n; i+=2) {
            e.acquire();
            printNumber.accept(i);
            z.release();
        }
    }

    public void odd(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for(int i=1; i<=n; i+=2) {
            o.acquire();
            printNumber.accept(i);
            z.release();
        }
    }
}
/*
不加Thread.yield()的话会超时，因为如果一个线程卡在while条件，没有yield则会一直循环知道时间片用完。
而yield会使进程从运行态重新转换成就绪态，重新等待cpu调度。

class ZeroEvenOdd {
    private int n;
    
    public ZeroEvenOdd(int n) {
        this.n = n;
    }
    volatile int zero=1, idx=1, odd=0, even=0;
    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void zero(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        for(int i=0;i<n;i++){
            while(zero==0){
                Thread.yield();
            }
            printNumber.accept(0);
            if(idx%2==1)odd=1;
            else even=1;
            zero=0;
        }
    }

    public void even(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        while(idx<=n){
            while(even==0){
                if(idx>n)return;
                Thread.yield();
            }
            printNumber.accept(idx);
            idx++;
            zero=1;
            even=0;
        }
    }

    public void odd(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        while(idx<=n){
            while(odd==0){
                if(idx>n)return;
                Thread.yield();
            }
            printNumber.accept(idx);
            idx++;
            zero=1;
            odd=0;
        }
    }
}
*/