独木桥单人通行：信号灯变量解决方案

独木桥问题是并发编程中的经典案例，它描述了如何安全地管理有限资源的访问。本文将介绍如何使用信号灯变量解决仅可承重一人的独木桥问题，确保同一时间只有一人通行。

问题描述：

假设有一座独木桥，每次只能允许一个人通过。当有多个人想要过桥时，如何确保他们不会同时踏上桥梁，导致桥梁坍塌？

信号灯解决方案：

我们可以使用两个信号灯变量来解决这个问题：

1. bridge: 用于控制桥上的人数，初始值为 0。2. mutex: 用于互斥访问 bridge 变量，初始值为 1。

通行流程：

1. 当一个人想要过桥时，首先尝试获取 mutex 信号灯。 - 如果 mutex 的值为 1，表示没有其他人正在过桥，可以继续操作。 - 如果 mutex 的值为 0，表示有人正在过桥，需要等待 mutex 被释放。2. 获取到 mutex 后，将 bridge 的值加 1，表示当前有一个人正在过桥。3. 检查 bridge 的值是否大于 1，如果大于 1，则表示桥上已经有一个人，当前线程需要等待 bridge 的值变为小于 2。4. 当前线程成功过桥后，将 bridge 的值减 1，并释放 mutex 信号灯。

**代码示例 (Python):**pythonimport threading

初始化信号灯bridge = threading.Semaphore(1)mutex = threading.Semaphore(1)

def cross_bridge(person_id): print(f'人员 {person_id} 准备过桥...') with mutex: bridge.acquire() print(f'人员 {person_id} 正在过桥...') # 模拟过桥时间 time.sleep(1) bridge.release() with mutex: print(f'人员 {person_id} 已经过桥。')

模拟多个线程过桥threads = []for i in range(5): t = threading.Thread(target=cross_bridge, args=(i,)) threads.append(t) t.start()

等待所有线程结束for t in threads: t.join()

print('所有人已安全过桥。')

总结:

通过使用信号灯变量，我们可以有效地控制对共享资源（独木桥）的访问，确保同一时间只有一个线程可以访问该资源，从而避免了竞争条件和数据不一致的问题。