程序员后浪和前浪的战争

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下面开始今天的学习～

月圆之夜，洛洛山。

洛洛山坐落于多线程王国的一个偏远小镇，山上绿树环绕，风光灵秀。踏着蜿蜒的小路循迹而上，花香、鸟啼、青柳、虫鸣，共同演奏者一曲天地之歌，大自然的鬼斧神工和洛洛山大当家——张麻子的笑声一样豪放不羁。张麻子占领洛洛山十年有余，寨子创立之初，他便定下规矩：“三不劫”——老少不劫、农民不劫、妇人不劫。只对路过的富商、官宦等有钱有势的人家下手，收取过路费用。在他多年用心经营之下，寨子已小有规模。寨中壮丁上千许，库内酒钱上万贯。张麻子作为大当家，正是意气风发之时，问苍茫大地，我主沉浮！终日饮酒作乐，好不快活。

人到无求品自高，张麻子在洛洛山势力足够大时，便很少再管束寨子中的事，渐渐地任其自由生长。洛洛山的手下们长期过着优渥的生活，不免沾染上些纨绔之气。寨子从最开始的劫富济贫发展到后来，反倒成了一方恶霸，手下的人不规矩，老少劫、农民劫、妇人也劫，镇上人民苦不堪言。张麻子本人却越来越不问世事，心怀通达，见到谁都是满面笑容，让人如沐春风之中。

不过，在你眼里张麻子的笑就不是那么让人欢喜了。男儿何不带吴钩？作为一名有志青年，你也曾纵马横刀，决心占山为王。然而终敌不过洛洛山传承已久，底蕴深厚。最终你只能在次一等的皮皮山安营扎寨，皮皮山地势险峻，易守难攻。物产又极其匮乏，张麻子不屑于为皮皮山上的蝇头小利大动干戈，这些年来，两座山头倒也相安无事。

然而山珍海味摆在眼前，谁又能将就得了咸菜萝卜。你早已在心中暗暗发誓，势必占领洛洛山头！正值十五月圆夜，谋事月黑风高时。你率领手下八百余人悄然围攻洛洛山，之所以选择十五是因为你知道月儿越明，星星越稀少，若再遇上乌云遮蔽月色，端的是伸手不见五指，正是动手的好时机。你决定趁着今夜云蒸雾绕，对洛洛山发动总攻。

洛洛山西边背靠悬崖，最是险峻。你派出六指、麻袋、小东西三名心腹率人分别围住东、南、北三个方向，你亲自带领一批秘密培养的精英部队从西面悬崖攀援而上，打他张麻子一个釜底抽薪。

六指，我率领部队先爬上西面悬崖，蛰伏在草丛中。待我准备好之后，我会给你发出信号。一会你收到我给你的信号后，先从东边佯攻吸引火力，不求杀敌数量，但一定要把声势搞大，并尽可能减少弟兄们的伤亡。洛洛山此时没有防备，慌乱中必定派出大部队迎战，你只要拖住洛洛山上的大部队十分钟即可。待大部分敌人到你那里之后，你给麻袋、小东西一人一个信号，麻袋和小东西收到信号之后，从南北两面冲上去，我会在西面配合你们。这次，咱们一定要一口气端了张麻子的老巢！

大哥，六指收到！西面凶险，大哥一定要好生小心！

麻袋收到，南面交给我，我一定杀他们个片甲不留！

...

小东西，你那边怎么样？

老大...抱歉，我没怎么听明白，太多信号了，我脑子有点乱了。

我再给你们解释一遍，我和我带领的部队会先爬上西面悬崖，六指、麻袋和小东西你们三个先在三面蛰伏，你们每个人都需要收到一个信号才行动。我爬上悬崖后，会给六指一个信号，六指收到信号后开始从东边佯攻吸引火力。等火力被吸引过去后，六指给麻袋和小东西一人一个信号，这时麻袋和小东西你们两个再从南北两面行动，我会在西面和你们里应外合。听明白了吗？

老大，明白了！

...

小东西，你还有什么问题吗？

老大，我以前是个破写代码的，我敲了一份伪代码，你看下是不是这样的，我觉得我们四个部队就像四个线程一样。

你拿过小东西递过来的高端轻奢笔记本 Macbook Pro，看到小东西写了一份这样的代码：

Java 实现

publicclassFighting {publicstaticvoidmain(String[] args) {new Thread(() -> {// 老大的线程 boss(); }).start();new Thread(() -> {// 六指的线程 sixFingers(); }).start();new Thread(() -> {// 麻袋的线程 bag(); }).start();new Thread(() -> {// 小东西的线程 smallThing(); }).start(); }privatestaticvoidboss() { System.out.println("老大率领部队正在洛洛山西面爬悬崖...");// 模拟爬悬崖耗时 Thread.sleep(1000); System.out.println("老大爬上了西面山头！"); 老大给六指一个信号，通知六指行动 }privatestaticvoidsixFingers() { 六指正在等待信号，收到信号后才开始执行下面的操作 System.out.println("六指收到了信号，开始佯攻！");// 模拟佯攻吸引火力耗时 Thread.sleep(1000); System.out.println("洛洛山大部队已被吸引过来！"); 六指给麻袋一个信号 六指给小东西一个信号 }privatestaticvoidbag() { 麻袋正在等待信号，收到信号后才开始执行下面的操作 System.out.println("麻袋收到了信号，从南面冲上去！"); }privatestaticvoidsmallThing() { 小东西正在等待信号，收到信号后才开始执行下面的操作 System.out.println("小东西收到了信号，从北面冲上去！"); }}

没错，我们的计划就是这样的，但你丫的当初信号量没学好吧，还要靠伪代码。这玩意儿用信号量写就可以了。信号量在 Java 中对应 Semaphore 类，正在等待信号就是 acquire() 方法，给别人发送信号就是 release() 方法。让我来给你改成真实代码。

你端着电脑，噼里啪啦敲出了下面的代码。

Java 实现

publicclassFighting {// 给六指的信号privatestatic Semaphore semaphoreToSixFingers = new Semaphore(0);// 给麻袋的信号privatestatic Semaphore semaphoreToBag = new Semaphore(0);// 给小东西的信号privatestatic Semaphore semaphoreToSmallThing = new Semaphore(0);publicstaticvoidmain(String[] args) {new Thread(() -> {try {// 老大的线程 boss(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start();new Thread(() -> {try {// 六指的线程 sixFingers(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start();new Thread(() -> {try {// 麻袋的线程 bag(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start();new Thread(() -> {try {// 小东西的线程 smallThing(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); }privatestaticvoidboss() throws InterruptedException { System.out.println("老大率领部队正在洛洛山西面爬悬崖..."); Thread.sleep(1000); System.out.println("老大爬上了西面山头！"); System.out.println("老大给六指一个信号"); semaphoreToSixFingers.release(); }privatestaticvoidsixFingers() throws InterruptedException { semaphoreToSixFingers.acquire(); System.out.println("六指收到了信号，开始佯攻！"); Thread.sleep(1000); System.out.println("洛洛山大部队已被吸引过来！"); System.out.println("六指给麻袋和小东西一人一个信号"); semaphoreToBag.release(); semaphoreToSmallThing.release(); }privatestaticvoidbag() throws InterruptedException { semaphoreToSmallThing.acquire(); System.out.println("麻袋收到了信号，从南面冲上去！"); }privatestaticvoidsmallThing() throws InterruptedException { semaphoreToBag.acquire(); System.out.println("小东西收到了信号，从北面冲上去！"); }}

运行程序，输出如下：

老大率领部队正在洛洛山西面爬悬崖...老大爬上了西面山头！老大给六指一个信号六指收到了信号，开始佯攻！洛洛山大部队已被吸引过来！六指给麻袋和小东西一人一个信号麻袋收到了信号，从南面冲上去！小东西收到了信号，从北面冲上去！

“老大🐂🍺！我明白了！

信号量就是用来控制线程执行顺序的，不会用的话回去好好练练去！

老大，我也想练啊，可是我不知道在哪里练习，咱平时打家劫舍也见不到。

力扣上不是有多线程的题吗？你去刷一遍就会了。

说着你们打开了力扣官网，在题库点开了多线程题（点击查看）

我给你讲一道简单题和一道中等题，其他题你回去慢慢练。

力扣 1114. 按序打印（点击查看题目）

我们提供了一个类：

Java 实现

publicclassFoo {publicvoidone() { print("one"); }publicvoidtwo() { print("two"); }publicvoidthree() { print("three"); }}

三个不同的线程将会共用一个 Foo 实例。

线程 A 将会调用 one() 方法

线程 B 将会调用 two() 方法

线程 C 将会调用 three() 方法

请设计修改程序，以确保 two() 方法在 one() 方法之后被执行，three() 方法在 two() 方法之后被执行。

这是一道简单题，分析题目可知，我们只需要两个信号量就可以完成了。

先让打印 "two" 和打印 "three" 的线程等待信号
"one" 打印完成后，通知 "two" 开始打印
"two" 打印完成后，通知 "three" 开始打印

Java 代码实现如下：

import java.util.concurrent.Semaphore;classFoo{private Semaphore sem2 = new Semaphore(0);private Semaphore sem3 = new Semaphore(0);publicFoo(){ }publicvoidfirst(Runnable printFirst)throws InterruptedException {// printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line. printFirst.run();// 通知 two 开始打印 sem2.release(); }publicvoidsecond(Runnable printSecond)throws InterruptedException {// 等待信号 sem2.acquire();// printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line. printSecond.run();// 通知 three 开始打印 sem3.release(); }publicvoidthird(Runnable printThird)throws InterruptedException {// 等待信号 sem3.acquire();// printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line. printThird.run(); }}

力扣 1115. 交替打印FooBar（点击查看题目）

我们提供一个类：

Java 实现

classFooBar {publicvoidfoo() {for (int i = 0; i < n; i++) { print("foo"); } }publicvoidbar() {for (int i = 0; i < n; i++) { print("bar"); } }}

两个不同的线程将会共用一个 FooBar 实例。其中一个线程将会调用 foo() 方法，另一个线程将会调用 bar() 方法。

请设计修改程序，以确保 "foobar" 被输出 n 次。

这是一道中等题，我们需要控制 "foo"、"bar" 的输出顺序，思考一下可以发现，我们仍然只需要使用两个信号量。

先让打印 "bar" 的线程等待信号
打印 "foo" 完成后，通知 "bar" 开始打印，然后打印 "foo" 的线程等待信号
打印 "bar" 完成后，通知 "foo" 开始打印，然后打印 "bar" 的线程等待信号
这样交替执行，直到输出 n 次 "foobar"

Java 代码实现如下：

import java.util.concurrent.Semaphore;classFooBar{privateint n;private Semaphore semFoo = new Semaphore(0);private Semaphore semBar = new Semaphore(0);publicFooBar(int n){this.n = n; }publicvoidfoo(Runnable printFoo)throws InterruptedException {for (int i = 0; i < n; i++) {// printFoo.run() outputs "foo". Do not change or remove this line. printFoo.run();// 通知 "bar" 开始打印 semBar.release();// 等待信号 semFoo.acquire(); } }publicvoidbar(Runnable printBar)throws InterruptedException {for (int i = 0; i < n; i++) {// 等待信号 semBar.acquire();// printBar.run() outputs "bar". Do not change or remove this line. printBar.run();// 通知 "foo" 开始打印 semFoo.release(); } }}

就是这样，其他的多线程题也是类似的，只要用信号量就可以轻松解决。

老大，初始化的代码里， new Semaphore(0) 里面的 0 是什么意思呢？

意思就是初始的时候有多少个信号，如果已经有至少 1 个信号，acquire() 方法就无需等待，而是直接消耗一个信号继续执行。也就是说每调用一次 release() 方法，就会添加一个信号，每调用一次 acquire() 方法，就会减少一个信号。当信号数量为 0 时，acquire() 方法就会等待。所以上面的代码也可以改写成下面这样，显得 foo 方法和 bar 方法的格式看起来更加统一。

Java 实现

classFooBar{privateint n;// 初始时有一个 Foo 信号private Semaphore semFoo = new Semaphore(1);private Semaphore semBar = new Semaphore(0);publicFooBar(int n){this.n = n; }publicvoidfoo(Runnable printFoo)throws InterruptedException {for (int i = 0; i < n; i++) {

// 等待信号，第一次的时候，因为已经有一个 Foo 信号，所以这里会直接消耗一个信号，继续执行

semFoo.acquire();// printFoo.run() outputs "foo". Do not change or remove this line. printFoo.run();// 通知 "bar" 开始打印 semBar.release(); } }publicvoidbar(Runnable printBar)throws InterruptedException {for (int i = 0; i < n; i++) {// 等待信号 semBar.acquire();// printBar.run() outputs "bar". Do not change or remove this line. printBar.run();// 通知 "foo" 开始打印 semFoo.release(); } }}

这次我是真听明白了！信号量真是解决多线程问题的利器，谢谢老大！

你丫的回去一定要把多线程的题目好好练完！

关于「信号量解决多线程问题」的知识点你听明白了嘛？可以在评论区给我们留言哦～

BY /

本文作者：Alpinist Wang

编辑&版式：霍霍