线程安全问题经典案例---卖票

  在入门多线程的时候，看到过不少的案例，其中卖票案例尤为经典，在这里自己也记录一下，同时加深对于线程安全的理解：

案例场景

1. 情景一：

   现在有一个电影院，马上要上映电影《战狼5》，电影院只售票100张，全部通过一个窗口卖出去，那么此种情况则不会出现电影票超卖或者其他任何情况。

2. 情景二：

  现在电影院装修升级了，新增了两个卖票窗口，1号窗口卖1-30号票，2号窗口卖31-60号票,3号窗口卖61-100号票。相当于三个窗口各卖各的，互不干扰。所以此种情况也不会产生任何问题。

3. 情景三：

   现在卖票的方式发生了改变，3个窗口都卖1-100号票，那现在就可能会出现一些情况，窗口1在卖100号票的时候（正在和顾客沟通中），3号窗口一看该卖100号票了（最后一张），啪！直接将100号票给了顾客。此时窗口1与顾客沟通确认无误之后，打算出票了，结果一看，100号票么得了~顾客当场开始砸场子……

  情景三中，我们三个窗口相当于是三个线程，共同去卖那100张票相当于就是共同访问同一份共享资源。在这种条件下，就可能出现我们所说的线程安全问题（线程安全发生的条件：多线程共同访问同一份共享资源）

情景三代码实现

public class RunnableImpl implements Runnable {

	//给一个共享资源
	private int ticket = 100;

	//指定线程所要执行的任务（卖票）
	@Override
	public void run() {
		while (true) {
			if (ticket > 0) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + ticket + "张电影票");
				try {
					//为了卖票出错的情况更加明显，我们让线程等待100ms
					Thread.sleep(100);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				--ticket;
			} else {
				System.out.println("票卖完了");
				return;
			}
		}
	}
}

public class FileTest {

	public static void main(String[] args) {

		//思考：为什么这里只new 了一个Runnable的对象传到了三个线程种？
		RunnableImpl runnable = new RunnableImpl();

		//new 三个线程出来模三个窗口,为了符合情景，我们为线程设置一个线程名
		Thread thread1 = new Thread(runnable);
		thread1.setName("窗口1");

		Thread thread2 = new Thread(runnable);
		thread2.setName("窗口2");

		Thread thread3 = new Thread(runnable);
		thread3.setName("窗口3");

		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();

	}

}

 在上面的代码中，我们有一个思考：为什么这里只new 了一个Runnable的对象传到了三个线程种？

  因为我们需要让三个窗口来共同卖那100张票，所以他们访问的是同一个共享资源，如果这里new 了3个Runnable对象并分别放到3个Thread对象中（3个不同的窗口中），那三个窗口访问就不是同一份资源了，既然不是同一份资源，也就不满足线程安全问题产生的条件。自然不会产生线程安全问题。

启动之后，我们发现三个窗口直接把票卖重了，都在卖100号票，这不是搞事情嘛……

电影院为了避免出现上面这种卖票混乱的情况，决定对售票系统进行优化：

安全卖票代码实现

public class RunnableImpl implements Runnable {

	//给一个共享资源
	private int ticket = 100;

	//指定线程所要执行的任务（卖票）
	@Override
	public void run() {
		while (true) {
			//这里我们使用synchronized关键字来锁定卖票系统
			synchronized (this) {
				if (ticket > 0) {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + ticket + "张电影票");
					try {
						//为了卖票出错的情况更加明显，我们让线程等待100ms
						Thread.sleep(100);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					--ticket;
				} else {
					System.out.println("票卖完了");
					return;
				}
			}
		}
	}
}

public class FileTest {

	public static void main(String[] args) {

		//思考：为什么这里只new 了一个Runnable的对象传到了三个线程种？
		RunnableImpl runnable = new RunnableImpl();

		//new 三个线程出来模三个窗口,为了符合情景，我们为线程设置一个线程名
		Thread thread1 = new Thread(runnable);
		thread1.setName("窗口1");

		Thread thread2 = new Thread(runnable);
		thread2.setName("窗口2");

		Thread thread3 = new Thread(runnable);
		thread3.setName("窗口3");

		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();

	}

}

启动项目之后：

总结1：
  这次电影院将售票系统升级之后，对售票系统进行了改进，当窗口1在使用系统进行卖票的时候（窗口1抢到CPU的执行权），系统就锁定了，窗口2和窗口3无法卖票（等待窗口1释放CPU的执行权），当窗口1将票卖完了之后，系统就会开放（窗口1释放了CPU的执行权），此时，窗口1、窗口2、窗口3又可以使用系统卖票。假如此时窗口3的动作快一点进入了系统（窗口3抢到CPU的执行权，当然窗口1虽然刚用完系统，但是也有可能窗口1又进入系统，相当于窗口1又抢到了CPU的执行权），这样一来，在同一时间内，只会有一个窗口在卖票（同一时间，只有一个线程能够访问某个共享资源，其它线程只能等待抢到CPU执行权的线程释放资源）。也就不会产生电影票的超卖等安全问题（线程安全问题）。

总结2：
  我们在卖票系统升级的代码中，使用了synchronized(this){……}同步代码块来实现了对卖票系统的锁定（对共享资源的锁定），那么这个this代表的是什么呢？
  答案就是这个this代表了当前正在执行这段代码的线程对象，这个锁就是同步锁。在java中，每个对象有且仅有一个对象锁。那么我们锁定卖票系统的原理是什么呢？
  分析：窗口1执行到这里遇到synchronized同步代码块，检查synchronized是否有锁对象，发现有因为是第一个执行的，进入同步代码块中执行卖票的代码。在窗口1执行的过程中，窗口2来到这里，发现synchronized同步代码块，检查是否有锁对象，发现没有。则窗口2线程进入阻塞状态，等待窗口1线程执行完毕释放锁对象。

本篇文章是使用synchronized同步锁实现了安全卖票，下一篇文章使用Lock锁实现相同的效果。