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交替打印 FooBar（LeetCode 1115）

两个线程共用一个 FooBar 实例，一个线程调用 foo()、另一个调用 bar()，确保 "foobar" 被输出 n 次。

• n = 1 → "foobar"
• n = 2 → "foobarfoobar"

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"); } } }

知识点

线程间的同步可以通过锁、信号量和信号来完成。

信号量（Semaphore）

负责协调各个线程，使它们正确、合理地使用公共资源。信号量通过一个计数器控制对共享资源的访问，值是非负整数：

• 计数器 > 0 则访问被允许，计数器减 1；
• 计数器为 0 则访问被禁止，试图通过它的线程进入等待状态。

分类：

• 二进制信号量：只允许取 0 或 1 值，同时只能被一个线程获取；
• 整型信号量：取值是整数，可被多个线程获得，直到值变为 0；
• 记录型信号量：除一个整数值 value（计数）外，还有一个等待队列 List（阻塞在该信号量上的线程标识）。释放一个、值加一后，系统自动从等待队列唤醒一个等待线程获得信号量，信号量再减一。

Python3 版（两个信号量）

用两个信号量分别控制两个线程：foo_semaphore 初始为 1（先执行 foo），bar_semaphore 初始为 0（先阻塞 bar）。acquire() 在计数器为 0 时会阻塞等待，直到计数器 > 0 被唤醒。

from threading import Semaphore class FooBar: def __init__(self, n): self.n = n # 初始化两个信号量，分别控制两个线程。 # 若信号量计数器为 0，acquire() 会阻塞等待，直到 >0 才被唤醒。 self.foo_semaphore = Semaphore(1) self.bar_semaphore = Semaphore(0) def foo(self, printFoo: 'Callable[[], None]') -> None: for i in range(self.n): # foo_semaphore 初始化为 1，因此 acquire() 立即返回 True if self.foo_semaphore.acquire(): printFoo() # 释放 bar 的通行证，唤醒 bar 线程 self.bar_semaphore.release() def bar(self, printBar: 'Callable[[], None]') -> None: for i in range(self.n): # bar_semaphore 初始化为 0，acquire 时阻塞， # 直到 foo 中 release() 使计数器 >0 才被唤醒 if self.bar_semaphore.acquire(): printBar() # 释放 foo 的通行证，进入下一轮 foo self.foo_semaphore.release()

工作过程：foo 先获得通行证打印 “foo” 并释放 bar；bar 被唤醒打印 “bar” 并释放 foo；如此交替，保证每次输出顺序固定为 “foobar”。