LC1195.交替打印字符串

1195. 交替打印字符串

题目描述

编写一个可以从 1 到 n 输出代表这个数字的字符串的程序，但是：

• 如果这个数字可以被 3 整除，输出 “fizz”。
• 如果这个数字可以被 5 整除，输出 “buzz”。
• 如果这个数字可以同时被 3 和 5 整除，输出 “fizzbuzz”。

例如，当 n = 15，输出： 1, 2, fizz, 4, buzz, fizz, 7, 8, fizz, buzz, 11, fizz, 13, 14, fizzbuzz。

假设有这么一个类：

class FizzBuzz {
  public FizzBuzz(int n) { ... }               // constructor
  public void fizz(printFizz) { ... }          // only output "fizz"
  public void buzz(printBuzz) { ... }          // only output "buzz"
  public void fizzbuzz(printFizzBuzz) { ... }  // only output "fizzbuzz"
  public void number(printNumber) { ... }      // only output the numbers
}

请你实现一个有四个线程的多线程版 FizzBuzz， 同一个 FizzBuzz 实例会被如下四个线程使用：

1. 线程A将调用 fizz() 来判断是否能被 3 整除，如果可以，则输出 fizz。
2. 线程B将调用 buzz() 来判断是否能被 5 整除，如果可以，则输出 buzz。
3. 线程C将调用 fizzbuzz() 来判断是否同时能被 3 和 5 整除，如果可以，则输出 fizzbuzz。
4. 线程D将调用 number() 来实现输出既不能被 3 整除也不能被 5 整除的数字。

提示：

• 本题已经提供了打印字符串的相关方法，如 printFizz() 等，具体方法名请参考答题模板中的注释部分。

解题思路

synchronized 可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性。

currentNumber表示当前的数字，在每个方法的循环中要确保 currentNumber <= n

• fizz：当currentNumber % 3 == 0 && currentNumber % 5 != 0满足时执行，其他情况等待
• buzz：当currentNumber % 3 != 0 && currentNumber % 5 == 0满足时执行，其他情况等待
• fizzbuzz：当currentNumber % 3 == 0 && currentNumber % 5 == 0满足时执行，其他情况等待
• number：当currentNumber % 3 != 0 && currentNumber % 5 != 0满足时执行，其他情况等待

由于 currentNumber 被多个线程共享，因此需要用锁来保证数据的一致性。

完整代码

class FizzBuzz {
    private int n;
    private int currentNumber;
    private final Object lock;

    public FizzBuzz(int n) {
        this.n = n;
        this.currentNumber = 1;
        this.lock = new Object();
    }

    // printFizz.run() outputs "fizz".
    public void fizz(Runnable printFizz) throws InterruptedException {
        synchronized (lock) {
            while (currentNumber <= n) {
                if (currentNumber % 3 == 0 && currentNumber % 5 != 0) {
                    currentNumber++;
                    printFizz.run();
                    lock.notifyAll();
                } else {
                    lock.wait();
                }
            }
        }
    }

    // printBuzz.run() outputs "buzz".
    public void buzz(Runnable printBuzz) throws InterruptedException {
         synchronized (lock) {
            while (currentNumber <= n) {
                if (currentNumber % 5 == 0 && currentNumber % 3 != 0) {
                    currentNumber++;
                    printBuzz.run();
                    lock.notifyAll();
                } else {
                    lock.wait();
                }
            }
        }
    }

    // printFizzBuzz.run() outputs "fizzbuzz".
    public void fizzbuzz(Runnable printFizzBuzz) throws InterruptedException {
         synchronized (lock) {
            while (currentNumber <= n) {
                if (currentNumber % 3 == 0 && currentNumber % 5 == 0) {
                    currentNumber++;
                    printFizzBuzz.run();
                    lock.notifyAll();
                } else {
                    lock.wait();
                }
            }
        }
    }

    // printNumber.accept(x) outputs "x", where x is an integer.
    public void number(IntConsumer printNumber) throws InterruptedException {
         synchronized (lock) {
            while (currentNumber <= n) {
                if (currentNumber % 3 != 0 && currentNumber % 5 != 0) {
                    printNumber.accept(currentNumber);
                    currentNumber++;
                    lock.notifyAll();
                } else {
                    lock.wait();
                }
            }
        }
    }
}