Leetcode——多线程编程——交替打印字符

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序，但是：

• 如果这个数字可以被 3 整除，输出 “fizz”。
• 如果这个数字可以被 5 整除，输出 “buzz”。
• 如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除，输出 “fizzbuzz”。
  例如，当 n = 15，输出： 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类：

class FizzBuzz {
  public FizzBuzz(int n) { ... }               // constructor
  public void fizz(printFizz) { ... }          // only output "fizz"
  public void buzz(printBuzz) { ... }          // only output "buzz"
  public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { ... }  // only output "fizzbuzz"
  public void number(printNumber) { ... }      // only output the numbers
}

请你实现一个有四个线程的多线程版 FizzBuzz， 同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用：

1. 线程A将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除，如果可以，则输出 fizz。
2. 线程B将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除，如果可以，则输出 buzz。
3. 线程C将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除，如果可以，则输出 fizzbuzz。
4. 线程D将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

提示：

• 本题已经提供了打印字符串的相关方法，如 printFizz() 等，具体方法名请参考答题模板中的注释部分。
  来源: 力扣（LeetCode）

解法1：使用信号量机制

what is semaphore?
信号量是用于控制共享资源线程存在制约关系时的一种信号。一旦信号量操作开始，直到信号量释放之前，其它进程都不允许占用信号量。信号量机制能够避免共享资源的竞争。
只有1，0取值的信号量类似于互斥锁

Semaphore(0): acquire()将阻塞线程直到其他线程调用release()。也就是说参数为0，即表示调用了 acquire()。即已经有线程在使用共享资源，你得等一等，等别的线程释放资源
Semaphore(1): 表示在 release() 状态。即现在的资源是可用的

class FizzBuzz {
    private int n;
    private volatile int i = 1;
    private Semaphore semaphoreFizz = new Semaphore(0);	// 控制线程A的信号量，初始化为阻塞状态
    private Semaphore semaphoreBuzz = new Semaphore(0);	// 控制线程B的信号量，初始化为阻塞状态
    private Semaphore semaphoreFizzBuzz = new Semaphore(0);	// 控制线程C的信号量，初始化为阻塞状态
    private Semaphore SemaphoreNumber = new Semaphore(1);	// 控制number，共享资源的信号量
    public FizzBuzz(int n) {
        this.n = n;
    }

    // printFizz.run() outputs "fizz".
    public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
        for(i=1; i <= n; i++){
            semaphoreFizz.acquire();	// 获取信号量，但是初始信号量是0，没法获取，线程阻塞；得等到别人release
            if(i <=n && i%3 == 0){
                printFizz.run();
            }
            SemaphoreNumber.release();
        }
    }

    // printBuzz.run() outputs "buzz".
    public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
          for(i=1; i <= n; i++){
            semaphoreBuzz.acquire();	// 同上
            if(i <= n && i%5 == 0){
                printBuzz.run();
            }
            SemaphoreNumber.release();
        }
    }

    // printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
    public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
         for(i=1; i <= n; i++){
            semaphoreFizzBuzz.acquire();	// 同上
            if( i <= n && i % 15 == 0){
                printFizzBuzz.run();
            }
            semaphoreNumber.release();
        }
    }

    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
        while(i <= n){
            SemaphoreNumber.acquire();	// 获取信号量，sem-1 = 0
            if( i <= n){
                if(i % 15 == 0){
                    semaphoreFizzBuzz.release();
                }
                else if( i % 5 == 0){
                    semaphoreBuzz.release();
                }
                else if(i % 3 == 0){
                    semaphoreFizz.release();
                }
                else{
                    printNumber.accept(i ++);
                    SemaphoreNumber.release();	// sem +1 = 1
                }
            }
        }
        semaphoreFizzBuzz.release();	// sem + 1 = 1
        semaphoreBuzz.release();
        semaphoreFizz.release();
    }
}

that’s all,参考了别人的代码：https://leetcode-cn.com/problems/fizz-buzz-multithreaded/comments/