0

0

Semaphore 实现线程交替执行的正确实践

聖光之護

聖光之護

发布时间:2026-03-06 16:58:12

|

849人浏览过

|

来源于php中文网

原创

Semaphore 实现线程交替执行的正确实践

本文详解如何使用 semaphore 精确控制两个线程交替执行(如打印 "foobar" 循环),指出原代码因串行调用导致逻辑失效,并提供可运行的多线程解决方案,涵盖信号量初始化、acquire/release 配对原则及线程启动关键细节。

本文详解如何使用 semaphore 精确控制两个线程交替执行(如打印 "foobar" 循环),指出原代码因串行调用导致逻辑失效,并提供可运行的多线程解决方案,涵盖信号量初始化、acquire/release 配对原则及线程启动关键细节。

在并发编程中,Semaphore 是实现线程协作与顺序控制的重要工具。但初学者常误将同步逻辑写成单线程串行调用,从而完全丧失并发语义——这正是原始代码的核心问题:pt.foo(...) 和 pt.bar(...) 在 main 方法中被顺序执行,而非并发启动,导致 Semaphore 的阻塞/唤醒机制从未真正生效。

要实现预期输出 FooBarFooBar...(共 5 对),必须满足:

  • 两个线程并发启动,并严格遵循“Foo → Bar → Foo → Bar…”的交替节奏;
  • foo() 线程初始持有许可(f = new Semaphore(1)),可立即执行;
  • bar() 线程初始无许可(t = new Semaphore(0)),必须等待 foo() 释放后才能运行;
  • 每次执行后,主动将许可“交棒”给对方线程。

以下是修正后的完整可运行代码:

Matlab语言的特点 中文WORD版
Matlab语言的特点 中文WORD版

本文档主要讲述的是Matlab语言的特点;Matlab具有用法简单、灵活、程式结构性强、延展性好等优点,已经逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序中的首选语言工具。特别是它在线性代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等方面表现突出,已经成为科研工作人员和工程技术人员进行科学研究和生产实践的有利武器。希望本文档会给有需要的朋友带来帮助;感兴趣的朋友可以过来看看

下载
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class PrintThread {
    private final int n = 5;
    private final Semaphore fooPermit = new Semaphore(1);   // 初始允许 foo 先执行
    private final Semaphore barPermit = new Semaphore(0);   // 初始禁止 bar 执行

    public void foo(Runnable printFoo) {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            try {
                fooPermit.acquire();  // 等待获取 foo 许可
                printFoo.run();       // 打印 "Foo"
                barPermit.release();  // 释放 bar 许可,允许 bar 执行
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
                throw new RuntimeException("Foo thread interrupted", e);
            }
        }
    }

    public void bar(Runnable printBar) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            barPermit.acquire();      // 等待 bar 许可(由 foo 释放)
            printBar.run();           // 打印 "Bar"
            fooPermit.release();      // 释放 foo 许可,允许下一轮 foo 执行
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        PrintThread pt = new PrintThread();
        Runnable printFoo = () -> System.out.print("Foo");
        Runnable printBar = () -> System.out.print("Bar");

        Thread t1 = new Thread(() -> pt.foo(printFoo));
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            try {
                pt.bar(printBar);
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        // 等待两线程完成(更健壮的做法是使用 join)
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println(); // 换行便于观察输出
    }
}

关键修正点说明:

  • 并发启动:使用 Thread 显式创建并启动两个独立线程(t1.start() / t2.start()),而非直接调用方法;
  • 异常处理规范化:foo() 中捕获 InterruptedException 并恢复中断状态(interrupt()),避免吞没中断信号;
  • 主线程同步:用 t1.join() 和 t2.join() 替代 Thread.sleep(1000),确保主线程等待子线程自然结束,消除竞态与超时不确定性;
  • 命名与可读性:将 f/t 改为语义清晰的 fooPermit/barPermit,强化设计意图。

⚠️ 注意事项:

  • Semaphore 的 acquire() 是阻塞操作,若未配对 release(),极易引发死锁;务必保证每次 acquire() 后有且仅有一次对应 release();
  • 不要在线程未启动前调用 join(),否则会立即返回;
  • 若需扩展为 N 线程轮转,建议改用 CyclicBarrier 或 Phaser,Semaphore 在复杂场景下维护成本较高。

通过本例可见:信号量本身无错,问题在于线程生命周期管理。掌握“启动→协作→等待”三阶段,才能让 Semaphore 发挥其精准调度的真正价值。

本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

743

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

375

2025.12.24

java多线程相关教程合集
java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

27

2026.01.21

C++多线程相关合集
C++多线程相关合集

本专题整合了C++多线程相关教程,阅读专题下面的的文章了解更多详细内容。

27

2026.01.21

C# 多线程与异步编程
C# 多线程与异步编程

本专题深入讲解 C# 中多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括线程池管理、Task 类的使用、async/await 异步编程模式、并发控制与线程同步、死锁与竞态条件的解决方案。通过实际项目,帮助开发者掌握 如何在 C# 中构建高并发、低延迟的异步系统,提升应用性能和响应速度。

102

2026.02.06

Java 并发编程高级实践
Java 并发编程高级实践

本专题深入讲解 Java 在高并发开发中的核心技术,涵盖线程模型、Thread 与 Runnable、Lock 与 synchronized、原子类、并发容器、线程池(Executor 框架)、阻塞队列、并发工具类(CountDownLatch、Semaphore)、以及高并发系统设计中的关键策略。通过实战案例帮助学习者全面掌握构建高性能并发应用的工程能力。

97

2025.12.01

JavaScript浏览器渲染机制与前端性能优化实践
JavaScript浏览器渲染机制与前端性能优化实践

本专题围绕 JavaScript 在浏览器中的执行与渲染机制展开,系统讲解 DOM 构建、CSSOM 解析、重排与重绘原理,以及关键渲染路径优化方法。内容涵盖事件循环机制、异步任务调度、资源加载优化、代码拆分与懒加载等性能优化策略。通过真实前端项目案例,帮助开发者理解浏览器底层工作原理,并掌握提升网页加载速度与交互体验的实用技巧。

3

2026.03.06

Rust内存安全机制与所有权模型深度实践
Rust内存安全机制与所有权模型深度实践

本专题围绕 Rust 语言核心特性展开,深入讲解所有权机制、借用规则、生命周期管理以及智能指针等关键概念。通过系统级开发案例,分析内存安全保障原理与零成本抽象优势,并结合并发场景讲解 Send 与 Sync 特性实现机制。帮助开发者真正理解 Rust 的设计哲学,掌握在高性能与安全性并重场景中的工程实践能力。

21

2026.03.05

PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践
PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践

本专题围绕 PHP 在现代 Web 后端开发中的高性能实践展开,重点讲解基于 Laravel 框架构建可扩展 API 服务的核心方法。内容涵盖路由与中间件机制、服务容器与依赖注入、接口版本管理、缓存策略设计以及队列异步处理方案。同时结合高并发场景,深入分析性能瓶颈定位与优化思路,帮助开发者构建稳定、高效、易维护的 PHP 后端服务体系。

108

2026.03.04

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号