在Python多线程编程中，有一个经典问题就是乘客做公交车问题。这个问题描述的是，有一辆车，能够容纳一定数量的乘客，假设为n个，同时有m个乘客想要上车，乘客们的目的地随机，每个乘客即使到达了目的地也不会下车，最后到达终点站的乘客需要下车。那么如何让这些乘客上车，并且在到达终点站后安全下车呢？
下面给出一个基于Python多线程编程的解决方案：
1.创建线程类
在Python中，可以用threading模块来实现多线程，我们需要先自定义一个线程类，例如：
import threading
class PassengerThread(threading.Thread):
def __init__ (self, passenger_name, station):
threading.Thread.__init__(self)
self.passenger_name = passenger_name
self.station = station
2.编写线程函数
下一步，我们需要编写实际的线程函数，例如：
def run(self):
print (self.passenger_name + '正在等待公交车...')
self.station.bus_arrival.acquire()
print (self.passenger_name + '正在上车...')
self.station.on_board.acquire()
print (self.passenger_name + '已上车...')
self.station.bus_arrival.release()
self.station.passenger_on_board.release()
self.station.next_station(self.passenger_name)
3.初始化线程
然后，我们需要初始化指定数量的乘客线程，例如：
if __name__ == '__main__':
station = Station()
passenger_num = 20
for i in range(passenger_num):
PassengerThread('乘客'+str(i+1), station).start()
print('所有乘客已上车，公交车即将起程...')
station.bus_start.release()
4.编写车站类
最后，我们需要编写车站类，它实现了等待公交车、上车、下车和到达下一个站点的相关逻辑，例如：
import threading
class Station:
def __init__(self):
self.bus_arrival = threading.Lock()
self.passenger_on_board = threading.Semaphore(0)
self.on_board = threading.Lock()
self.bus_start = threading.Semaphore(0)
self.stop = False
def next_station(self, passenger_name):
if self.stop:
print (passenger_name + '到达终点站，下车...')
return
print (passenger_name + '正在下车...')
self.on_board.acquire()
print (passenger_name + '已下车...')
self.passenger_on_board.release()
if self.passenger_on_board._value == 0:
self.bus_start.release()
else:
self.on_board.release()
print (passenger_name + '正在等待公交车...')
def run(self):
self.bus_arrival.acquire()
print ('公交车已到达...')
self.on_board.release()
self.bus_start.acquire()
print ('公交车开始行驶...')
while not self.stop:
try:
self.passenger_on_board.release()
self.on_board.acquire()
except:
pass
print ('所有乘客已到达终点站...')
self.on_board.release()
通过上面的代码，我们就成功地实现了乘客做公交车问题的多线程算法解决方案。
