Java基础_通过模拟售票情景解决线程不安全问题

Posted 2021-03-24 Cynical丶Gary

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java基础_通过模拟售票情景解决线程不安全问题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　用代码来模拟铁路售票系统，实现通过四个售票点发售某日某次列车的100张车票，一个售票点用一个线程表示

　　第一种方法：通过继承Thread类的方法创建线程

package com.Gary1;

public class TicketThread extends Thread{

    //设置有100张票
    private static int count = 100;

    public TicketThread(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            //当票大于0张的时候卖票
            if(count>0) {
                System.out.println(getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                count--;
            }else {
                break;
            }
        }
        
    }

}

TicketThread.java

package com.Gary1;

public class GaryTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        TicketThread t1 = new TicketThread("售票点1");
        TicketThread t2 = new TicketThread("售票点2");
        TicketThread t3 = new TicketThread("售票点3");
        TicketThread t4 = new TicketThread("售票点4");
        
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        
    }
    
}

GaryTest.java

　　可以看出，当把count设置成static之后，线程同步时还是会造成count票的数量不安全

　　第二种方法：通过实现Runnable接口(实时共享数据，不需将count设置成静态)

package com.Gary1;

public class TicketRunnable implements Runnable{
    
    //设置有100张票 count不需要设置成static
    private int count = 100;
    
    public void run() {
        while(true) {
            //当票大于0张的时候卖票
            if(count>0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                count--;
            }else {
                break;
            }
        }
    }

}

TicketRunnable.java

package com.Gary1;

public class GaryTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        TicketRunnable t = new TicketRunnable();
        
        Thread t1 = new Thread(t,"售票点1");
        Thread t2 = new Thread(t,"售票点1");
        Thread t3 = new Thread(t,"售票点1");
        Thread t4 = new Thread(t,"售票点1");
        
        
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        
    }
    
}

GaryTest.java

　　发现此时不管用继承Thread类或者实现Runnable接口，都无法保证线程中变量的安全！！！

　　(多个线程同时要修改一个变量的时候，引起冲突)

　　解决线程不安全方法

　　a)线程安全问题解决

　　synchronized(对象){}//锁住某个对象，如果这个对象已经被锁定，那么等待。

public void run() {
        while(true) {
            synchronized(lock) {//第一个线程来的时候会锁上，并拿走钥匙，第二个线程来的时候，发现被锁上，等待
                //当票大于0张的时候卖票
                if(count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }else {
                    break;
                }
            }//执行完，归还钥匙
        }
    }

package com.Gary1;

public class TicketRunnable implements Runnable{
    
    //设置有100张票 count不需要设置成static
    private int count = 100;
    
    private Object lock = new Object();
    
    public void run() {
        while(true) {
            synchronized(lock) {//第一个线程来的时候会锁上，并拿走钥匙，第二个线程来的时候，发现被锁上，等待
                //当票大于0张的时候卖票
                if(count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }else {
                    break;
                }
            }//执行完，归还钥匙
    
        }
    }

}

TicketRunnable.java

　　通过继承Thread类解决线程不安全方法

package com.Gary1;

public class TicketThread extends Thread{

    //设置有100张票
    private static int count = 100;

    private static Object lock = new Object();
    
    public TicketThread(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized(lock){
            while(true) {
                //当票大于0张的时候卖票
                if(count>0) {
                    System.out.println(getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }else {
                    break;
                }
            }
        }
        
    }

}

TicketThread.java

　　优化，使用Thread.sleep()解决抢占式优先问题，避免同一个售票点一直抢占着线程的CPU

package com.Gary1;

public class TicketRunnable implements Runnable{
    
    //设置有100张票 count不需要设置成static
    private int count = 100;
    
    private Object lock = new Object();
    
    public void run() {
        while(true) {
            synchronized(lock) {//第一个线程来的时候会锁上，并拿走钥匙，第二个线程来的时候，发现被锁上，等待
                //当票大于0张的时候卖票
                if(count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }else {
                    break;
                }
            }//执行完，归还钥匙
    
            try {
                Thread.sleep(100);
            }catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
    }

}

TicketRunnable.java

　　b)出现线程安全问题的地方，要锁同一个对象（可以是当前对象，也可以单独创建一个对象）

　　c)锁住某个对象，如果这个对象已经被锁定，那么停止当前线程的执行，一直等待，一直等到对象被解锁。

　　　　（保证同一个时间，只有一个线程在使用这个对象，）

　　d)创建同步方法

　　　　同步方法锁的是哪个对象呢？锁定的是当前对象this

public synchronized void sellTicket() {
        //synchronized(lock) {//第一个线程来的时候会锁上，并拿走钥匙，第二个线程来的时候，发现被锁上，等待
            //当票大于0张的时候卖票
            if(count>0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                count--;
            }
        }//执行完，归还钥匙

package com.Gary1;

public class TicketRunnable implements Runnable{
    
    //设置有100张票 count不需要设置成static
    private int count = 100;
    
    private Object lock = new Object();
    
    public void run() {
        while(count>0) {
            
            sellTicket();
    
            try {
                Thread.sleep(100);
            }catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
    }
    
    
    public synchronized void sellTicket() {
        //synchronized(lock) {//第一个线程来的时候会锁上，并拿走钥匙，第二个线程来的时候，发现被锁上，等待
            //当票大于0张的时候卖票
            if(count>0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                count--;
            }
        }//执行完，归还钥匙
    

}

TicketRunnable.java

　　题外话：因为StringBuffer类下的方法append()添加字符串被加了synchronized锁，所以线程安全！！！同理可查看Vector集合和ArrayList集合下的add()方法，可以发现Vector集合下的add()方法线程安全，ArrayList集合下的add()方法线程不安全。

　　线程安全的类

　　　　安全： StringBuffer Vector

　　　　不安全：StringBuilder ArrayList

    @Override
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }

　　同步锁的第二种使用方式

　　　　a)创建锁对象 ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

　　　　b)加锁和解锁使用tryfinally、lock.lock()、lock.unlock()

　　lock.lock();    //加锁
            try {
                if(count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }
            }finally {
                //不管上边代码时不时出现异常，都能保证解锁
                lock.unlock();  //解锁
            }

package com.Gary1;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TicketRunnable implements Runnable{
    
    //设置有100张票 count不需要设置成static
    private int count = 100;
    
    private ReentrantLock lock= new ReentrantLock(); 
    
    public void run() {
        while(count>0) {
            
            lock.lock();    //加锁
            try {
                if(count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出第" + count + "卖票");
                    count--;
                }
            }finally {
                //不管上边代码时不时出现异常，都能保证解锁
                lock.unlock();  //解锁
            }
            
            
            try {
                Thread.sleep(100);
            }catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
        }
    }
    


}

TicketRunnable.java

　　买票问题升级（两种卖票方式，一种通过电影院窗口，一种通过手机App）

　　主要目的：保证两种方式使用的是同一把锁

package com.Gary1;

//管理不同方式，单都是卖同一种资源
public class TicketMng {

    //表示票的剩余数量
    public static int count = 100;
    
}

TicketMng.java

package com.Gary1;

public class AppThread implements Runnable{

    //保证使用同一个lock锁
    public AppThread(Object lock) {
        this.lock = lock;
    }
    
    private Object lock;
    
    @Override
    public void run() {
    
        while(TicketMng.count>0) {
            synchronized(lock) {
                if(TicketMng.count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售出第"+TicketMng.count+"票");
                    TicketMng.count--;
                }
            }
        
        
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
        
    }

}

AppThread.java

package com.Gary1;

public class WindowThread implements Runnable{

    //保证使用同一个lock锁
    public WindowThread(Object lock) {
        this.lock = lock;
    }
    
    private Object lock;
    
    @Override
    public void run() {
    
        while(TicketMng.count>0) {
            synchronized(lock) {
                if(TicketMng.count>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售出第"+TicketMng.count+"票");
                    TicketMng.count--;
                }
            }
        
        
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
        
    }

}

WindowThread.java

package com.Gary1;

public class GaryTest2 {

    public static void main(String[] args) {
        
        //windowThread和appThread共用同意一把锁
        Object lock = new Object();
        
        WindowThread windowThread = new WindowThread(lock);
        AppThread appThread = new AppThread(lock);
        
        new Thread(windowThread,"窗口").start();
        new Thread(appThread,"手机APP").start();
        
    }
    
}

GaryTest2.java

以上是关于Java基础_通过模拟售票情景解决线程不安全问题的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

线程模拟售票问题

java多线程——多线程的安全问题

java-利用多线程Runnable，公用一个参数问题

java多线程（线程安全，线程同步）

解决线程安全的三种方法

多线程安全问题产生&解决方案