多线程-H2O 生成的3种写法

现在有两种线程，氢 oxygen 和氧 hydrogen，你的目标是组织这两种线程来产生水分子。

存在一个屏障（barrier）使得每个线程必须等候直到一个完整水分子能够被产生出来。

氢和氧线程会被分别给予 releaseHydrogen 和 releaseOxygen 方法来允许它们突破屏障。

这些线程应该三三成组突破屏障并能立即组合产生一个水分子。

你必须保证产生一个水分子所需线程的结合必须发生在下一个水分子产生之前。

换句话说:

如果一个氧线程到达屏障时没有氢线程到达，它必须等候直到两个氢线程到达。
如果一个氢线程到达屏障时没有其它线程到达，它必须等候直到一个氧线程和另一个氢线程到达。
书写满足这些限制条件的氢、氧线程同步代码。

 

示例 1:

输入: "HOH"
输出: "HHO"
解释: "HOH" 和 "OHH" 依然都是有效解。
示例 2:

输入: "OOHHHH"
输出: "HHOHHO"
解释: "HOHHHO", "OHHHHO", "HHOHOH", "HOHHOH", "OHHHOH", "HHOOHH", "HOHOHH" 和 "OHHOHH" 依然都是有效解。

写法1：使用volatile修饰变量控制， Thread.yield()使线程让出当前时间片给其他线程执行。

class H2O {

    public H2O() {
        
    }
    volatile int flag = 0;

    public void hydrogen(Runnable releaseHydrogen) throws InterruptedException {
        
        // releaseHydrogen.run() outputs "H". Do not change or remove this line.
        while(flag == 2){
            Thread.yield();
        }
        releaseHydrogen.run();
        flag++;
    }

    public void oxygen(Runnable releaseOxygen) throws InterruptedException {
        
        // releaseOxygen.run() outputs "O". Do not change or remove this line.
        while(flag != 2 ){
            Thread.yield();
        }
        releaseOxygen.run();
        flag = 0;
    }
}

写法2：使用信号量Semaphore，acquire(2)要2个许可证才可以执行

class H2O {

    public H2O() {
        
    }
    private Semaphore  h = new Semaphore(2);
     private Semaphore o = new Semaphore(0);

    public void hydrogen(Runnable releaseHydrogen) throws InterruptedException {
        
        // releaseHydrogen.run() outputs "H". Do not change or remove this line.
        h.acquire();
        releaseHydrogen.run();
        o.release();
    }

    public void oxygen(Runnable releaseOxygen) throws InterruptedException {
        
        // releaseOxygen.run() outputs "O". Do not change or remove this line.
        o.acquire(2);
        releaseOxygen.run();
        h.release(2);
    }
}

写法3：CyclicBarrier可循环利用的屏障，await()所有的线程必须同时到达栅栏位置，才能继续执行

class H2O {

    private final Semaphore h = new Semaphore(2);
    private final Semaphore o = new Semaphore(1);
    private final CyclicBarrier c= new CyclicBarrier(3);
    
    public H2O() {
        
    }

    public void hydrogen(Runnable releaseHydrogen) throws InterruptedException {
        h.acquire();
        try {
            c.await();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // releaseHydrogen.run() outputs "H". Do not change or remove this line.
        releaseHydrogen.run();
        h.release();
    }

    public void oxygen(Runnable releaseOxygen) throws InterruptedException {
        o.acquire();
        try {
            c.await();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // releaseOxygen.run() outputs "H". Do not change or remove this line.
        releaseOxygen.run();
        o.release();
    }
}

个人座右铭：主动 行动 思考 反省 总结