LeetCode-1115.交替打印FooBar（多線程）

LeetCode 題目描述

我們提供一個類：

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");
    }
  }
}

兩個不同的線程將會共用一個 FooBar 實例。其中一個線程將會調用 foo() 方法，另一個線程將會調用 bar() 方法。

請設計修改程序，以確保 “foobar” 被輸出 n 次。

示例 1:

輸入: n = 1
輸出: "foobar"
解釋: 這裏有兩個線程被異步啓動。其中一個調用 foo() 方法, 另一個調用 bar() 方法，"foobar" 將被輸出一次。

示例 2:

輸入: n = 2
輸出: "foobarfoobar"
解釋: "foobar" 將被輸出兩次。

來源：力扣（LeetCode）
鏈接：https://leetcode-cn.com/problems/print-foobar-alternately
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題解

解題思路爲：

• 多線程併發訪問同一個對象的成員方法
• 成員方法的執行順序是固定的（突破點）

對於多線程固定順序的執行，我們可以採用 Thread.join 方法。但此處不適用，此處我們只可以修改方法內部實現機制，並不能控制線程執行的方式，所以應該是線程等待喚醒機制。

順序執行實現方案：

• 方法內部使用布爾變量控制當前方法是否可以執行，即 if(boolean)` 範式，某個方法執行後修改布爾值達到順序控制
• 使用併發工具類 Semaphore 實現（初始許可爲 0，執行前置條件後釋放一個許可）（感興趣可嘗試實現）

此處如果使用 CyclicBarrier 工具類不能保證 bar 在 foo 前執行，需要額外控制。

方法內部使用布爾變量控制實現

對於 synchronized 關鍵字，該實現添加在方法簽名上而不是 for 循環內部，減少鎖的操作，而是在獲取鎖後使用等待通知機制喚醒後繼續執行。可參考博文-Java 線程等待通知機制（wait、notify）

class FooBar {
    private volatile boolean tmp = false;
    private int n;

    public FooBar(int n) {
        this.n = n;
    }

    public synchronized void foo(Runnable printFoo) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (tmp) {
                wait();
            }
            // printFoo.run() outputs "foo". Do not change or remove this line.
            printFoo.run();
            tmp = true;
            notify();
        }
    }

    public synchronized void bar(Runnable printBar) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            if (!tmp) {
                wait();
            }
            // printBar.run() outputs "bar". Do not change or remove this line.
            printBar.run();
            tmp = false;
            notify();
        }
    }
}

參考

有關併發編程相關知識參考本博客專欄對應文章。

• 本題在 LeetCode-1114. 按序打印（多線程） 順序執行基礎上增加了 for 循環內部等待通知操作。