程序、进程、线程及多线程卖票问题解决方案-CSDN博客

本文链接：https://blog.csdn.net/cxy4562/article/details/38521029

1、程序、进程、线程的概念（从计算机方面而言）

程序：严格有序的指令集合。

进程：计算机中已运行的程序的实体。 程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述，进程才是程序（那些指令和数据）的真正运行实例。

线程：是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。是一个程序中的不同执行路径。

其实看了上面的定义，对这三个概念只是有了对其包含关系的理解，具体的含义还是懵懵懂懂，这个我觉得有必要去看一下操作系统方面的书籍。

在讨论卖票问题前，先介绍一个学到的感觉很不错的算法：时间片轮转调度算法

算法的含义：每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU占用将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。

2、售票点卖票问题

考虑一个问题： 多个售票点，是否会出现卖出的都是同一张票？或者说只剩一张票，多个售票点是否都可以显示，是否都可以卖出去？

while (true){
	if (tickets > 0){
	<span style="white-space:pre">	</span>sell;
		tickets--;
	}
}

如果应用上面的程序，多个售票点售票可能会出现问题，因为 CPU可能会在while中的任何一行语句执行完之后跳转到另一个线程中去 ，这样可能会导致票已经在一个售票点卖出去了，而票数未减少，在其它售票点又卖出了同样的一张票。

卖票的问题可以归结为这样一个问题：多个线程处理共同享有的资源，当一个线程在占用处理资源时，其他线程不能够再去占用处理该资源，必须等到结束时大家再一起开始竞争。

Java中提供了 关键字synchronized（同步）来处理这样的问题，其 可修饰对象方法或是代码块，使用方法为

synchronized (类对象名 a){
	...//代码块
}

上述代码的含义是：

判断a是否已被其他线程锁定

1）是，当前线程进入等待，等候锁定被释放；

2）否，锁定a对象并执行代码块，直到释放锁定为止。

注意：释放锁定后，所有的线程会共同竞争对a的锁定权（包括刚执行完的线程）

2.1 线程的定义方式

线程有两种定义方式

（1）继承自Thread。需重写run()方法，在main中生成该子类的对象，并调用start()方法（其会自动调用run()方法）

class A extends Thread{
	//int tickets = 50;		//设置票数//【此处需修改为静态变量】
	public static int tickets = 100; 
	public static String s = new String("卖票");	//定义要锁定的对象
	
	public void run() {
		while (true){
			synchronized (s){
				if (tickets > 0){
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖出车票"+tickets);
					tickets--;
					}
				else {
					break;
					}
			}
		}
	}
}

（2）实现接口Runnable。需重写run()方法，在main中生成该子类的对象，并将其作为参数来构建Thread对象，调用start()方法

/*售票点卖票问题
 * */
class B extends Thread{
	int tickets = 100;		//设置票数//【此处需修改为静态变量】
	//public static int tickets = 100; //无需设置为static，因生成Thread对象的参数是一样的
	//public static String s = new String("卖票");	//定义要锁定的对象//无需static，原因同上
	String s = new String("卖票");
}

2.2 售票点卖票程序

下面是实现多个售票点卖票的代码：

/*售票点卖票问题
 * */
public class TestTickets {
	
	public static void main(String[] args) {
		A a1 = new A();
		A a2 = new A();
		a1.start();
		//a1.start();		//error，同一个对象不能运行两次a.start();不然会抛出异常 java.lang.IllegalThreadStateException
		a2.start();
		//【上面的a1、a2两个对象，实际上产生了两个tickets常量，而非同一个，故应改为static int】
	}
}
/*运行结果：【针对的是第一种线程构建方式】
【1、不加关键字synchronized时的状况：出现问题】
Thread-0Thread-1正在卖出车票50
正在卖出车票50
Thread-0Thread-1正在卖出车票49
Thread-0正在卖出车票49
【2、添加之后的状况：解决了上面的问题，但是依然存在同一张票卖多次的问题】
Thread-0正在卖出车票50
Thread-0正在卖出车票49
Thread-1正在卖出车票50
Thread-1正在卖出车票49
【原因：占用处理的不是同一个资源：将属性和要锁定的对象改为static】
【3、修改之后程序运行无误，两条线程交叉进行，由CPU进行分配】
 */

线程这个问题很有意思，以后要好好研究一下。

PS：CPU不能同时执行多项任务，是处在不断切换的状态，只是它的运算速度实在太快，使我们产生了它可以同时进行多项操作的错觉。