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[Java多執行緒][LeetCode題解]1114.按序列印

阿新 • • 發佈：2019-12-31

[Java多執行緒][LeetCode題解]

LeetCode題解

1114. 按序列印

來源：力扣（LeetCode） 連結：leetcode-cn.com/problems/pr… 著作權歸領釦網路所有。商業轉載請聯絡官方授權，非商業轉載請註明出處。

題目

我們提供了一個類：

public class Foo {
  public void one() { print("one"); }
  public void two() { print("two"); }
  public void three() { print("three"); }
}
複製程式碼

三個不同的執行緒將會共用一個Foo

例項。

  • 執行緒 A 將會呼叫 one() 方法
  • 執行緒 B 將會呼叫 two() 方法
  • 執行緒 C 將會呼叫 three() 方法
  • 請設計修改程式，以確保 two() 方法在 one() 方法之後被執行，three() 方法在 two() 方法之後被執行。

題解思路

第一次看到多執行緒的題目，有點意思

其實題意也很簡單，就是能讓多執行緒程式按順序輸出，正好學習了高併發程式設計，上手試試

  1. 模擬一個簡易的產品生產鏈環境，提供一個productionChain棧(或者佇列)當做原料倉(簡易的倉庫裡堆積物品，先堆上去的東西后面找半天才拿的出來hhh)，用於存放原料，順便初始化交個房租什麼的
    private
     
     Stack<Integer> productionChain ;
public Foo() {
    // Init Resources Pool
    productionChain = new Stack<>();
}
複製程式碼
  2. 然後先算一算需要哪些原料，原料之間存在怎樣的依賴關係
    // 題意需要呼叫3個方法，後兩種分別依賴前兩種
// 那麼有依賴關係：1 -> 2 -> 3
// 此處給出兩種原料id，如果有更多的依賴條件就需要考慮更多
private final int pidOfFirst = 1;
private final int pidOfSecond = 2
     
    ;
// 同時需要有資源鎖，可以當做一個生產廠房有限的生產器械，只能同時供一種原料生產或加工
private final Object resLock = new Object();
複製程式碼
  3. 生產線設計
    // 由題目提供的程式碼設定有以下三條生產線，要求按first-second-third的順序進行生產
public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
    // printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line.
    printFirst.run();
}
public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
    // printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.
    printSecond.run();
}
public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
    // printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line.
    printThird.run();
}
複製程式碼
  4. 原料分配和產品加工
  • 原料1生產
    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
    // 交付給生產產商進行生產，佔用工具resLock其他人暫時不得使用
    synchronized (resLock){
        // 生產 原料1
        productionChain.push(pidOfFirst);
        // printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line.
        printFirst.run();
        // 生產完成，通知其他工序開始工作
        resLock.notifyAll();
    }
}
複製程式碼
  • 原料2生產
    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
    // 交付給生產產商進行生產，佔用工具resLock其他人暫時不得使用
    synchronized (resLock){
        // 需要先了解資源池是否有需要的原料
        while( productionChain.empty() || productionChain.peek() != pidOfFirst ){
            // 沒有原料的話拿到工具也沒用，還是坐等原料1吧
            resLock.wait();
        }
        // 確認原料1已提供，從資源池取出原料1
        productionChain.pop();
        // 加工生產原料2
        productionChain.push(pidOfSecond);
        // printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.
        printSecond.run();
        // 加工完成，通知其他工序開始工作
        resLock.notifyAll();
    }
}
複製程式碼
  • *題目無關，僅作思考——以此類推可以有：原料x生產
    public void xth(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
    // 交付給生產產商進行生產，佔用工具resLock其他人暫時不得使用
    synchronized (resLock){
        // 需要先了解資源池是否有需要的原料
        while( productionChain.empty() || productionChain.peek() != pidOfX_d1_th ){ 
            // pidOfX_d1_th：X decrease1 th -> (x-1)th -> 第(x-1)種原料
            // 沒有原料的話拿到工具也沒用，還是坐等原料x吧
            resLock.wait();
        }
        // 確認原料(x-1)已提供，從資源池取出原料(x-1)
        productionChain.pop();
        // 加工生產原料x
        productionChain.push(pidOfSecond);
        // printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.
        printSecond.run();
        // 加工完成，通知其他工序開始工作
        resLock.notifyAll();
    }
}
// 甚至感覺像數學歸納法……
複製程式碼
  • 原料齊全，組裝成品
    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
    synchronized (resLock){
        // 由於這裡要求是1->2->3，且1和2也要保持順序，所以只需要判斷是否有原料2即可
        while( productionChain.empty() || productionChain.peek() != pidOfSecond ){
            // wait for resource
            resLock.wait();
        }
        // 通過前序工藝加工好的原料進行組裝成品
        productionChain.pop();
        // 當然，這裡可以改成輸出成品等其他操作，但是至少要消耗掉原料2才能繼續進行下面的操作
        // printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line.
        printThird.run();
    }
}
複製程式碼
  1. 簡單測試生產線，樣例1，順序呼叫
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Runnable a = () -> System.out.println("one");
    Runnable b = () -> System.out.println("two");
    Runnable c = () -> System.out.println("three");

    ProductionLine pl = new ProductionLine();
    pl.first(   a   );
    pl.second(  b   );
    pl.third(   c   );
    // one
    // two
    // three
}
複製程式碼
  2. 簡單測試生產線，樣例2，亂序呼叫
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Runnable a = () -> System.out.println("one");
    Runnable b = () -> System.out.println("two");
    Runnable c = () -> System.out.println("three");

    ProductionLine pl = new ProductionLine();
    pl.first(   a   );
    pl.second(  c   ); //先跑c
    pl.third(   b   ); //再跑b
    // 看看是否還是順序輸出
    // one
    // two
    // three
    // OK，沒問題
}
複製程式碼

題解

class Foo {
    // 題意需要呼叫3個方法，後兩種分別依賴前兩種
    // 那麼有依賴關係：1 -> 2 -> 3
    // 此處給出兩種原料id，如果有更多的依賴條件就需要考慮更多
    private final int pidOfFirst = 1;
    private final int pidOfSecond = 2;
    // 同時需要有資源鎖，可以當做一個生產廠房有限的生產器械，只能同時供一種原料生產或加工
    private final Object resLock = new Object();
    
    private Stack<Integer> productionChain ;
    public Foo() {
        // Init Resources Pool
        productionChain = new Stack<>();
    }
    
    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        // 交付給生產產商進行生產，佔用工具resLock其他人暫時不得使用
        synchronized (resLock){
            // 生產 原料1
            productionChain.push(pidOfFirst);
            // printFirst.run() outputs "first". Do not change or remove this line.
            printFirst.run();
            // 生產完成，通知其他工序開始工作
            resLock.notifyAll();
        }
    }
    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        // 交付給生產產商進行生產，佔用工具resLock其他人暫時不得使用
        synchronized (resLock){
            // 需要先了解資源池是否有需要的原料
            while( productionChain.empty() || productionChain.peek() != pidOfFirst ){
                // 沒有原料的話拿到工具也沒用，還是坐等原料1吧
                resLock.wait();
            }
            // 確認原料1已提供，從資源池取出原料1
            productionChain.pop();
            // 加工生產原料2
            productionChain.push(pidOfSecond);
            // printSecond.run() outputs "second". Do not change or remove this line.
            printSecond.run();
            // 加工完成，通知其他工序開始工作
            resLock.notifyAll();
        }
    }
    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        synchronized (resLock){
            // 由於這裡要求是1->2->3，且1和2也要保持順序，所以只需要判斷是否有原料2即可
            while( productionChain.empty() || productionChain.peek() != pidOfSecond ){
                // wait for resource
                resLock.wait();
            }
            // 通過前序工藝加工好的原料進行組裝成品
            productionChain.pop();
            // 當然，這裡可以改成輸出成品等其他操作，但是至少要消耗掉原料2才能繼續進行下面的操作
            // printThird.run() outputs "third". Do not change or remove this line.
            printThird.run();
        }
    }
}
複製程式碼

後記

順便回憶了一下執行緒建立、通訊和鎖的使用，以聯絡實際的場景來刷題目還是挺有趣的:D

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