看了这个有趣的例子，你就能秒懂Java中的多线程同步了！

作者：智慧zhuhuix

cnblogs.com/zhuhuix/p/12970326.html

写在前面

把技术概念通过文字的形式写下来，理清逻辑，加深认知；

把知识点通过系列文章的形式分段写下来，让思维进行刻意的训练；

把难懂的东西通过有趣的故事或者例子讲出来，让技术变得生动。

电影票的案例

单线程的例子

我们设定有一个电影院，该电影院开张不久，在入口的旁边只设立了一个售票点A，顾客看电影，需要在售票点排队依次买票，买完票后在入口处检票进入电影院观影。

上面的描述用代码来实现，可以是这样的：

1、首先建立一个电影票的类：主要的属性有票的ID,哪个放映厅，哪一排哪一列，放映的电影名称，放映时间及票价。

/**

* 通过卖票程序读懂多线程--电影票的类

*

* @author zhuhuix

* @date 2020-05-12

*/

public class Ticket {

//id

private int ticketId;

//放映厅

private String room;

//行

private Integer row;

//列

private Integer col;

//电影名

private String filmName;

//价格

private BigDecimal price;

//放映时间

private LocalDateTime datetime;

private Ticket(){

}

public Ticket(int ticketId,String room, Integer row, Integer col, String filmName, BigDecimal price, LocalDateTime datetime) {

this.ticketId = ticketId;

this.room = room;

this.row = row;

this.col = col;

this.filmName = filmName;

this.price = price;

this.datetime = datetime;

}

public int getTicketId() {

return ticketId;

}

public void setTicketId(int ticketId) {

this.ticketId = ticketId;

}

public String getRoom() {

return room;

}

public void setRoom(String room) {

this.room = room;

}

public Integer getRow() {

return row;

}

public void setRow(Integer row) {

this.row = row;

}

public Integer getCol() {

return col;

}

public void setCol(Integer col) {

this.col = col;

}

public String getFilmName() {

return filmName;

}

public void setFilmName(String filmName) {

this.filmName = filmName;

}

public BigDecimal getPrice() {

return price;

}

public void setPrice(BigDecimal price) {

this.price = price;

}

public LocalDateTime getDatetime() {

return datetime;

}

public void setDatetime(LocalDateTime datetime) {

this.datetime = datetime;

}

@Override

public String toString() {

return "Ticket{" +

"ticketId=" + ticketId +

", room='" + room + '\'' +

", row=" + row +

", col=" + col +

", filmName='" + filmName + '\'' +

", price=" + price +

", datetime=" + datetime +

'}';

}

}

2、其次建立一个顾客的类：主要的属性有票的ID,购买的电影票；成员方法有买票。

/**

* 通过卖票程序读懂多线程--顾客类

*

* @author zhuhuix

* @date 2020-05-12

*/

public class Customer {

//顾客id

private int customerId;

//购买的电影票

private Ticket ticket;

public Customer(int customerId) {

this.customerId = customerId;

}

//顾客买票

public void buyTicket(Ticket ticket) {

this.ticket = ticket;

}

public int getCustomerId() {

return customerId;

}

public void setCustomerId(int customerId) {

this.customerId = customerId;

}

public Ticket getTicket() {

return ticket;

}

public void setTicket(Ticket ticket) {

this.ticket = ticket;

}

@Override

public String toString() {

return "Customer{" +

"customerId=" + customerId +

", ticket=" + ticket.toString() +

'}';

}

}

3、最后写一个主程序，生成电影票的列表，设定上门观影的顾客人数，依次买票，输出电影票购买的状态。

/**

* 通过卖票程序读懂多线程--单线程程序

*

* @author zhuhuix

* @date 2020-05-12

*/

public class TicketSingle {

private static final String ROOM = "中央放映厅";

private static final int ROW = 10;

private static final int COL = 20;

private static final String FILM_NAME = "战狼3";

private static final BigDecimal PRICE = BigDecimal.valueOf(30);

private static List tickets = new ArrayList();

private static final int CUSTOMER_COUNT = 250;

private static List customers = new ArrayList(CUSTOMER_COUNT);

public static void main(String[] args) {

//中央放映厅总共有250个座位，2020-05-12 18:00 放映战狼3，售票价格为30元

int ticketId=1;

for (int row = 1; row 

for (int col = 1; col 

Ticket ticket = new Ticket(ticketId++, ROOM, row, col,

FILM_NAME, PRICE,

LocalDateTime.of(2020, 5, 10, 18, 00));

tickets.add(ticket);

}

}

Iterator iterator = tickets.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

System.out.println(iterator.next().toString());

}

//顾客到售票点进行随机买票

Collections.shuffle(tickets);

int index = 1;

while (tickets.size() > 0 && index 

Ticket ticket = tickets.get(tickets.size() - 1);

Customer customer = new Customer(index);

customer.buyTicket(ticket);

customers.add(customer);

tickets.remove(ticket);

System.out.println(tickets.size() + "," + index);

System.out.println(index + "号顾客买到了"

+ "第" + customer.getTicket().getRow() + "行，第" + customer.getTicket().getCol() + "列的票");

index++;

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

System.out.println("电影票出售情况如下：");

//剩余票的状态

System.out.println("剩余票数：" + tickets.size());

Iterator ticketIterator = tickets.iterator();

while (ticketIterator.hasNext()) {

System.out.println(ticketIterator.next().toString());

}

//顾客购买情况

System.out.println("买到票的人数：" + customers.size());

Iterator customerIterator = customers.iterator();

while (customerIterator.hasNext()) {

System.out.println(customerIterator.next().toString());

}

System.out.println("未买到票的人数：" +(CUSTOMER_COUNT- customers.size()));

}

}

主程序的输出情况是这样的：

从单线程转向多线程

一切井然有序，程序也运行得很好，那我们继续往 下看，由于观影顾客人数的增加，电影院对放映厅做了改造：

增加座位；

增设两个卖票窗口。

也就说原来只有一个窗口排队单通道执行的程序变了，要允许原来的售票点与新增的售票点，同时进行卖票了。

有问题的多线程的例子

我们先简单的在单线程的程序上做个多线程的改造：建立一个多线程的类，重写run方法，将顾客买票的过程移至run方法中，在主程中设立”售票点A“，”售票点B“，”售票点C“三个线程让其同时运行，对了，别忘了把ArrayList这个数据结构也改成Vector。改造后的程序是这样的：

/**

* 通过卖票程序读懂多线程--多线程

*

* @author zhuhuix

* @date 2020-05-12

*/

public class TicketThread extends Thread {

private static final String ROOM = "中央放映厅";

private static final int ROW = 20;

private static final int COL = 30;

private static final String FILM_NAME = "战狼3";

private static final BigDecimal PRICE = BigDecimal.valueOf(30);

private static List tickets = new Vector();

private static final int CUSTOMER_COUNT = 800;

private static int customerId = 1;

private static List customers = new Vector(CUSTOMER_COUNT);

TicketThread(String name) {

super(name);

}

@Override

public void run() {

while (tickets.size() > 0 && customerId 

Ticket ticket = tickets.get(tickets.size() - 1);

ticket.setWindow(Thread.currentThread().getName());

Customer customer = new Customer(customerId);

customer.buyTicket(ticket);

customers.add(customer);

tickets.remove(ticket);

System.out.println(tickets.size() + "," + customerId);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + customerId + "号顾客买到了"

+ "第" + customer.getTicket().getRow() + "行，第" + customer.getTicket().getCol() + "列的票");

customerId++;

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//中央放映厅总共有250个座位，2020-05-12 18:00 放映战狼3，售票价格为30元

int ticketId = 1;

for (int row = 1; row 

for (int col = 1; col 

Ticket ticket = new Ticket(ticketId++, ROOM, row, col,

FILM_NAME, PRICE,

LocalDateTime.of(2020, 5, 10, 18, 00));

tickets.add(ticket);

}

}

Iterator iterator = tickets.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

System.out.println(iterator.next().toString());

}

//顾客到售票点进行随机买票

Collections.shuffle(tickets);

TicketThread ticketThreadA = new TicketThread("售票点A");

TicketThread ticketThreadB = new TicketThread("售票点B");

TicketThread ticketThreadC = new TicketThread("售票点C");

ticketThreadA.start();

ticketThreadB.start();

ticketThreadC.start();

ticketThreadA.join();

ticketThreadB.join();

ticketThreadC.join();

System.out.println("电影票出售情况如下：");

//剩余票的状态

System.out.println("总共票数:" + ROW * COL + ",剩余票数：" + tickets.size());

Iterator ticketIterator = tickets.iterator();

while (ticketIterator.hasNext()) {

System.out.println(ticketIterator.next().toString());

}

//顾客购买情况

System.out.println("买到票的人数：" + customers.size());

Iterator customerIterator = customers.iterator();

while (customerIterator.hasNext()) {

System.out.println(customerIterator.next().toString());

}

System.out.println("未买到票的人数：" + (CUSTOMER_COUNT - customers.size()));

}

}

运行一下：总共只有600张票，买到票的人有614人？那进了电影院顾客肯定得投诉。

线程同步问题

我们分析一下：

电影票总共只有600张，三个窗口同时卖这600张票，电影票是个共享的池子，在多线程术语上称为”共享资源“或”临界资源“，每个线程访问这些资源时，要保证”同步“：售票点A要卖第10排第9列的座位时，当且仅当同一时刻只有售票点A才能访问这个座位对应的电影票，也就是所谓的不能一票多卖。

那多线程如何保证同步？通过加锁！！加锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式，一般来说，一个锁能够防止多个线程同时访问共享资源。

保证线程同步的例子

为了可以简单地说明加锁可以保证多线程同步，在下面的例子中仅实现对电影票共享池进行加锁。

/**

* 通过卖票程序读懂多线程--多线程

*

* @author zhuhuix

* @date 2020-05-12

*/

public class TicketThread extends Thread {

private static final String ROOM = "中央放映厅";

private static final int ROW = 20;

private static final int COL = 30;

private static final String FILM_NAME = "战狼3";

private static final BigDecimal PRICE = BigDecimal.valueOf(30);

private volatile static List tickets = new Vector();

private static final int CUSTOMER_COUNT = 800;

private static int customerId = 1;

private volatile static List customers = new Vector(CUSTOMER_COUNT);

TicketThread(String name) {

super(name);

}

@Override

public void run() {

while (tickets.size() > 0 && customerId 

synchronized (TicketThread.class) {

//线程内两次判断，防止tickets 数组溢出

if (tickets.size()>0) {

Ticket ticket = tickets.get(tickets.size() - 1);

ticket.setWindow(Thread.currentThread().getName());

Customer customer = new Customer(customerId);

customer.buyTicket(ticket);

customers.add(customer);

tickets.remove(ticket);

System.out.println(tickets.size() + "," + customerId);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + customerId + "号顾客买到了"

+ "第" + customer.getTicket().getRow() + "行，第" + customer.getTicket().getCol() + "列的票");

customerId++;

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//中央放映厅总共有250个座位，2020-05-12 18:00 放映战狼3，售票价格为30元

int ticketId = 1;

for (int row = 1; row 

for (int col = 1; col 

Ticket ticket = new Ticket(ticketId++, ROOM, row, col,

FILM_NAME, PRICE,

LocalDateTime.of(2020, 5, 10, 18, 00));

tickets.add(ticket);

}

}

Iterator iterator = tickets.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

System.out.println(iterator.next().toString());

}

//顾客到售票点进行随机买票

Collections.shuffle(tickets);

TicketThread ticketThreadA = new TicketThread("售票点A");

TicketThread ticketThreadB = new TicketThread("售票点B");

TicketThread ticketThreadC = new TicketThread("售票点C");

ticketThreadA.start();

ticketThreadB.start();

ticketThreadC.start();

ticketThreadA.join();

ticketThreadB.join();

ticketThreadC.join();

System.out.println("电影票出售情况如下：");

//剩余票的状态

System.out.println("总共票数:" + ROW * COL + ",剩余票数：" + tickets.size());

Iterator ticketIterator = tickets.iterator();

while (ticketIterator.hasNext()) {

System.out.println(ticketIterator.next().toString());

}

//顾客购买情况

System.out.println("买到票的人数：" + customers.size());

Iterator customerIterator = customers.iterator();

while (customerIterator.hasNext()) {

System.out.println(customerIterator.next().toString());

}

System.out.println("未买到票的人数：" + (CUSTOMER_COUNT - customers.size()));

}

}

运行情况如下：

票不超卖了：

每个窗口也实现了同步并发卖票：

同步的代码主要的改变来自于：

1、将卖票的过程用synchronized修饰，实现锁的互斥，具体可以参考java多线程：

https://blog.csdn.net/jpgzhu/article/details/105967947

synchronized (TicketThread.class) {

Ticket ticket = tickets.get(tickets.size() - 1);

ticket.setWindow(Thread.currentThread().getName());

Customer customer = new Customer(customerId);

customer.buyTicket(ticket);

customers.add(customer);

tickets.remove(ticket);

System.out.println(tickets.size() + "," + customerId);

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + customerId + "号顾客买到了"

+ "第" + customer.getTicket().getRow() + "行，第" + customer.getTicket().getCol() + "列的票");

customerId++;

try {

TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

2、将共享资源用volatile 修饰，实现线程访问的可视化，具体可以参考上文链接。

private volatile static List tickets = new Vector();

private volatile static List customers = new Vector(CUSTOMER_COUNT);

写在最后

程序所有的表达，归根到底都是逻辑问题。而逻辑的核心是清晰高效地思考问题。对于多线程的理解，大家一定要起手来写一些例程，融汇贯通才能体会到真谛，才能真正应用到工作实践中去。