Java多线程售票案例分析

本文通过一个具体的售票系统实例，详细解析Java中的多线程技术及其在资源共享和并发控制中的实际应用。售票是一个复杂的过程，包括查询票务信息、接收付款、找零以及打印票据等环节。在这个过程中，每卖出一张票，总票数就会减少1张。假设总共有10张票，如果仅由一位售票员负责，他需要依次完成查询票数、收款、找零等一系列操作，然后减少总票数，这种方式效率低下。然而，当有多位售票员同时进行售票时，虽然整体效率提高，但可能会遇到并发问题，如两个售票员同时读取总票数为10，各自卖出一张票后，理论上应剩余8张票，但实际上显示为9张，造成数据不一致。

为解决上述问题，必须确保在同一时间点上，只有一个售票员能够执行减少总票数的操作。这意味着票务信息成为了一种共享资源，需要通过同步机制来保护，防止多线程环境下的数据冲突。在Java中，可以通过使用synchronized关键字来实现这一目标。synchronized确保了在任何给定时间内，只有一个线程能够执行被标记的方法或代码块，从而有效避免了并发访问带来的问题。

具体实现上，每个售票员代表一个线程，所有售票员共同执行同一项售票任务。为了保证线程安全，我们可以使用synchronized关键字来锁定对共享资源（即总票数）的操作。以下是实现售票功能的一个简单示例：

1 package com.example.ticket;
2 
3 public class TicketSeller implements Runnable {
4     private int totalTickets = 10; // 共享资源
5     private final Object lock = new Object();
6 
7     @Override
8     public void run() {
9         while (totalTickets > 0) {
10             sellOneTicket();
11             try {
12                 Thread.sleep(100);
13             } catch (InterruptedException e) {
14                 e.printStackTrace();
15             }
16         }
17     }
18 
19     private void sellOneTicket() {
20         synchronized (lock) {
21             if (totalTickets > 0) {
22                 totalTickets--;
23                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sold one ticket, remaining: " + totalTickets);
24             } else {
25                 System.out.println("No more tickets available.");
26             }
27         }
28     }
29 }
30 
31 public class Main {
32     public static void main(String[] args) {
33         TicketSeller seller = new TicketSeller();
34         Thread window1 = new Thread(seller, "Window 1");
35         Thread window2 = new Thread(seller, "Window 2");
36         Thread window3 = new Thread(seller, "Window 3");
37         Thread window4 = new Thread(seller, "Window 4");
38         window1.start();
39         window2.start();
40         window3.start();
41         window4.start();
42     }
43 }

在这个示例中，我们创建了一个TicketSeller类，实现了Runnable接口，用于模拟售票员的行为。通过synchronized关键字，我们确保了即使在多线程环境下，对总票数的修改也是安全的。此外，Main类中的main方法启动了四个线程，每个线程代表一个售票窗口，它们共享同一个TicketSeller实例，从而实现了资源共享和线程间的协作。

值得注意的是，如果采用继承Thread类的方式来实现多线程，每个线程将拥有自己的实例，这会导致每个线程都有一份独立的总票数副本，无法实现真正的资源共享。因此，在需要共享资源的情况下，推荐使用实现Runnable接口的方式。