打印零与奇偶数 - Event, Semaphore, Lock

分手后的思念是犯贱 2022-12-20 06:27 86阅读 0赞

## 打印零与奇偶数 ##

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”

## 分析 ##

由于存在两个线程交替进行，首先想到1个信号量和2个事件：不同的事件触发不同的线程，一次只允许一个线程执行（信号量）。

在交替执行的两个线程中，无论执行哪个线程之后，一定会去执行一下zero线程，所以在这两个交替执行的线程都存在控制zero线程执行的机制。（锁）

在程序的开始，zero线程先被调用执行，所以，在开始的时候，zero线程获取互斥锁，释放一个资源，然后由两个事件组成的机制决定资源分配给当前交替执行的两个线程中的哪一个，并且此时zero线程处于阻塞状态，等待着交替执行的线程释放锁。

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## 解法 ##

from threading import Semaphore, Lock, Event, Thread, current_thread
    class ZeroEvenOdd:
        def __init__(self, n):
            self.n = n
            self.s = Semaphore(0)
            self.lock = Lock()
            # 初始化两个事件，控制两个事件的有序性，初始时事件是false
            self.event_odd = Event()
            self.event_even = Event()
            # 先发生的是奇数事件
            self.event_odd.set()
            
    	# printNumber(x) outputs "x", where x is an integer.
        def zero(self, printNumber: 'Callable[[int], None]') -> None:
            for i in range(self.n):
                # 获取锁
                self.lock.acquire()
                # printNumber
                printNumber(0)
                print(current_thread().name)
                # 释放一个资源
                self.s.release()
            
        def even(self, printNumber: 'Callable[[int], None]') -> None:
            for i in range(2, self.n+1, 2):
                # 等待事件的发生，才能够获取资源
                self.event_even.wait()
                # 等待资源
                self.s.acquire()
                # printNumber
                printNumber(i)
                print(current_thread().name)
                # 结束当前事件
                self.event_even.clear()
    
                # 释放锁
                self.lock.release()
                # 触发另一个事件
                self.event_odd.set()
    
        def odd(self, printNumber: 'Callable[[int], None]') -> None:
            for i in range(1, self.n+1, 2):
                # 等待事件的发生，才能够获取资源
                self.event_odd.wait()
                # 等待资源
                self.s.acquire()
                # printNumber
                printNumber(i)
                print(current_thread().name)
                # 结束当前事件
                self.event_odd.clear()
                # 释放锁
                self.lock.release()
                # 触发另一个事件
                self.event_even.set()
    
    
    # running 
    obj = ZeroEvenOdd(2)
    
    thread1 = Thread(target=obj.zero,args=(print,))
    
    thread2 = Thread(target=obj.odd,args=(print,))
    thread3 = Thread(target=obj.even,args=(print,))
    thread1.start()
    thread2.start()
    thread3.start()