如何高效實現多視窗賣票
阿新 • • 發佈：2018-11-11
多視窗賣票是常見的多執行緒問題，來看看要怎麼搞
方法1，不建議的使用方式
package concurrent.me.ticket; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 多執行緒賣票：5個視窗(執行緒)進行賣票，一共100張票 * 方法1 - 沒有使用任何同步，執行緒是不安全的 * @author BarryLee * @2018年11月6日@下午11:09:49 */ public class Ticket1 { //初始化票 private static List<String>tickets = new ArrayList<>(); static { for(int i = 0;i<100;i++) { tickets.add("票："+i); } } //測試 public static void main(String[] args) { for(int i = 0;i<5;i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true) { //判斷是否還有票 if(tickets.size()>0) { //有的話就睡一下，模擬這個位置有很多工，將問題暴露出來 try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(tickets.remove(0)); }else break; } } }).start();; } } } /* 票：2 票：4 票：0 票：0 票：3 票：5 票：9 票：7 票：6 票：5 票：9 票：14 票：13 票：10 票：10 票：15 票：18 票：17 票：16 票：15 票：20 票：22 票：24 票：21 票：21 票：25 票：28 票：28 票：25 票：25 票：29 票：33 票：29 票：29 票：33 票：34 票：34 票：36 票：34 票：34 票：37 票：41 票：39 票：37 票：37 票：41 票：47 票：46 票：44 票：41 票：48 票：52 票：50 票：50 票：50 票：52 票：59 票：58 票：54 票：52 票：60 票：63 票：62 票：62 票：61 票：65 票：66 票：65 票：65 票：65 票：70 票：72 票：70 票：70 票：73 票：75 票：78 票：76 票：76 票：75 票：79 票：84 票：80 票：80 票：79 票：84 票：88 票：85 票：84 票：89 票：89 票：92 票：90 票：89 票：93 票：94 票：98 票：97 票：96 票：97 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 票：99 Exception in thread "Thread-0" Exception in thread "Thread-4" Exception in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-3" java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0 at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:496) at concurrent.me.ticket.Ticket1$1.run(Ticket1.java:36) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0 at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:496) at concurrent.me.ticket.Ticket1$1.run(Ticket1.java:36) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0 at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:496) at concurrent.me.ticket.Ticket1$1.run(Ticket1.java:36) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.lang.IndexOutOfBoundsException: Index: 0, Size: 0 at java.util.ArrayList.rangeCheck(ArrayList.java:657) at java.util.ArrayList.remove(ArrayList.java:496) at concurrent.me.ticket.Ticket1$1.run(Ticket1.java:36) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) */
方法2，使用比較原始的同步容器Vector，同樣也會出問題
package concurrent.me.ticket; import java.util.Vector; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 多執行緒賣票：5個視窗(執行緒)進行賣票，一共100張票 * 方法2 - 使用了Vector,Vector是執行緒安全的,但是在這裡也會出問題 * @author BarryLee * @2018年11月6日@下午11:09:49 */ public class Ticket2 { //初始化票 private static Vector<String> tickets = new Vector<String>(); static { for(int i = 0;i<100;i++) { tickets.add("票："+i); } } //測試 public static void main(String[] args) { for(int i = 0;i<5;i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true) { //判斷是否還有票 if(tickets.size()>0) { //有的話就睡一下，模擬這個位置有很多工，將問題暴露出來 try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } /* 問題就在這裡：tickets.size()是安全的，tickets.remove()也是安全的 * 但是這兩個方法加起來的時候並沒有原子性 * 當容器還有最後一個元素的時候，一個執行緒來訪問，發現還有，然後就去拿，還沒拿到 * 然後這時CPU被第二個執行緒佔用的，他也去訪問，也發現容器中還有票，也去拿票 * 然後其中一個拿到了票，其餘的執行緒去拿的時候容器已經是空的了，然後就出bug了！！ */ System.out.println(tickets.remove(0)); }else break; } } }).start();; } } } /* 票：0 票：4 票：3 票：2 票：1 票：5 票：9 票：8 票：7 票：6 票：10 票：14 票：13 票：12 票：11 票：15 票：19 票：18 票：17 票：16 票：20 票：24 票：23 票：21 票：22 票：25 票：29 票：28 票：27 票：26 票：30 票：33 票：34 票：32 票：31 票：35 票：39 票：38 票：37 票：36 票：40 票：43 票：41 票：44 票：42 票：45 票：49 票：48 票：47 票：46 票：50 票：54 票：51 票：52 票：53 票：55 票：59 票：58 票：57 票：56 票：60 票：64 票：63 票：61 票：62 票：65 票：66 票：68 票：69 票：67 票：70 票：71 票：74 票：72 票：73 票：75 票：79 票：78 票：77 票：76 票：80 票：84 票：83 票：82 票：81 票：85 票：86 票：87 票：89 票：88 票：90 票：91 票：93 票：92 票：94 票：95 票：96 票：97 票：98 票：99 Exception in thread "Thread-3" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: Array index out of range: 0 at java.util.Vector.remove(Vector.java:834) at concurrent.me.ticket.Ticket2$1.run(Ticket2.java:35) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) */
方法3，這個方法OK，但是效率較低
package concurrent.me.ticket; import java.util.Vector; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 多執行緒賣票：5個視窗(執行緒)進行賣票，一共100張票 * 方法3 - 使用synchronized鎖來解決上一個例子的問題 * 缺點是相對來講比較慢 * @author BarryLee * @2018年11月6日@下午11:09:49 */ public class Ticket3 { //初始化票 private static Vector<String> tickets = new Vector<String>(); static { for(int i = 0;i<100;i++) { tickets.add("票："+i); } } //測試 public static void main(String[] args) { for(int i = 0;i<5;i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true) { synchronized (tickets) { if(tickets.size()>0) { try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(tickets.remove(0)); }else break; } } } }).start();; } } }
方法4，最後一個了，也就是建議的寫法，上一個能找到工作，但這個能找到好工作哈哈哈
package concurrent.me.ticket;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 多執行緒賣票：5個視窗(執行緒)進行賣票，一共100張票
* 方法4，這個是正確的操作了,效率相對synchronized較高而且不會出現前面的問題
* @author BarryLee
* @2018年11月6日@下午11:30:36
*/
public class Ticket4 {
//初始化容器 - 使用jdk1.5之後新增的併發容器ConcurrentLinkedQueue
//底層的add方法有一個checkNotNull(e)方法，所以當add(null)的時候會丟擲異常，null是新增不進去的
private static Queue<String>queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
static {
for(int i = 0;i<100;i++) {
queue.add("票："+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i<10;i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while(true) {
String s = queue.poll();
/*
* 這裡為什麼不會出現問題呢？
* 因為這裡是先取出queue中的元素，然後再判斷
* 而queue中一定是不能存放null值的
* 頂多就s==null而break出去
* （想想Ticket1、2，這兩個都是先判斷，然後再拿）
*/
try {
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(s==null) {
break;
}
System.out.println(s);
}
}
}).start();
}
}
}