点餐场景并发知识点小纪

场景

我们现在有一个餐馆名叫王小二菜馆，用户会不时的访问我们的在线点餐系统，这个系统的核心功能是点餐，我们做这个需求的逐步迭代：

1. 用户访问我们系统时，我们返回欢迎光临王小二菜馆；
2. 用户访问我们系统时，我们返回历史访问情况欢迎光临王小二菜馆，您是第N位客户；
3. 用户访问我们系统时，我们返回目前的点餐情况欢迎光临王小二菜馆，您的取餐号为X，您前面还有N位进餐用户，请耐心等待...，用户可以手工刷新查看最新排队号；
4. 什么？都9102年了，还要用户手工刷新？用户进入页面后，不想手工刷新，需要实时查看就餐情况；

方案

针对上面提出的逐步迭代的需求，我们来各个击破，并总结其中涉及到的关键知识点：

这里假设我们只有一台应用服务器

1. 用户访问我们系统时，我们返回欢迎光临王小二菜馆；

有过编程经历的童鞋一定会说，这个问题难道不是基本操作吗？还需多言？我们java猿儿只需开启一个tomcat，引入spring-mvc，写一个controller，轻轻松松get一分，So easy!
当然思路肯定是这样，不过这里需要提出的是，tomcat作为一个应用服务器，其实已经为我们做好了请求承接和请求分发的事儿，所以我们只用简简单单写一段代码就轻松搞定，其实这儿还是有很大学问的，如何接收用户请求以及分发请求其实都是tomcat帮我们透明处理了，tomcat在这做这些事情时其实干了两个关键的事儿：

• 接收请求：tomcat需要建立一个本地socket链接来处理每一次请求；
• 请求分发：针对每一次请求，tomcat需要做协议解析得到相应的请求体，并根据配置好的线程模型来分发这次请求，默认tomcat是BIO模型即每个请求一个线程，然后每个线程执行我们相应代码的逻辑，返回欢迎光临王小二菜馆，需要注意的是这些线程由一个线程池进行维护，每次请求都会从这个线程池中获取，如果并发请求过多则会引发排队；

知识点：应用服务器、线程模型、线程池；

2. 用户访问我们系统时，我们返回历史访问情况欢迎光临王小二菜馆，您是第N位客户；

在简单介绍了应用服务器后，我们暂且先不深挖，关注问题您是第N位客户，这不就是一个简单的计数器吗？So easy，我定义一个全局变量，来一个请求+1不就ok了嘛，这又是一道送分题
不过等等，我们刚刚讲到，每个请求都会从线程池拿出一个线程，如果我们定义一个全局变量，这里我们一定能够保证每个请求+1后，后续线程都能看到最新的值吗？这可不一定呢，另外，同时来了多个线程，他们同时+1，那么是不是就少算了呀？
这里就碰到了我们经典的一致性问题了，同一个共享变量，一个线程写入，下一个线程一定可以看到吗？多个一起写，最后的数据一定可以保证符合预期吗？
有过一定经验的童鞋肯定会说，加个锁吧，一步到位，当然这是一种解决方法，我们还有更好的方法呢。

知识点：可见性、顺序性、锁；

3. 用户访问我们系统时，我们返回目前的点餐情况欢迎光临王小二菜馆，您的取餐号为X，您前面还有N位进餐用户，请耐心等待...；

这应该是我们平时经常碰到的情况：需求很短，范围很大，无形需求最为致命
让我们来详细分解，首先每个用户要有一个排队号，另外要知道目前有多少用户正在进餐，另外前面用户吃完后，需要通知第X位用户可以就餐，且取餐号越小，越快就位。
每个用户一个排队号，嗯，这是已知题，pass；
前面有多个用户进餐，且他们吃完后通知，嗯哼，这个问题可是有那么点难度呀，这里我们可以使用两个数据结构，一个用于保存目前正在进餐的用户列表L1，一个保存目前正在排队的用户列表L2，叫号请求过来时，先生成顺序号，然后看L1是否满，如果满了就放到L2，L1里面的用户吃完后，从L2取一个放入L1，bingo，不过这儿我们需要注意的问题是，L1和L2都是需要支持多个线程访问的，需要保证线程安全。

知识点：并发容器、线程安全；

4. 什么？都9102年了，还要用户手工刷新？用户进入页面后，不想手工刷新，需要实时查看就餐情况；

猿儿：这难道不是一个送分题？我三十秒刷新一次，不就行了。
PM：什么，三十秒钟，五秒钟我都嫌长了，用户不耐烦走了怎么办？转换率谁来负责？
被暴击后的猿儿顿时阻塞，开始了长达五秒钟的沉默，空气瞬间凝固...
猿儿别心灰意冷，每一次暴击都是你成长的机会，
这里提供一个不那么优雅的方案，我们设计一个信号量字典，key是用户顺序号，value是一个信号量，默认信号量被征用，然后用户排队请求过来如果需要排队，那么在对应信号量上面做超时等待，5秒超时，当L1用户用餐完毕拿到下一个排队顺序号，释放信号量，该用户即可就餐，嗯哼，not bad。
当然，这个方案有一定风险，第一题我们讲过，应用服务器默认会使用一个线程来处理当前请求，线程陷入等待，那岂不是线程池可用线程-1，服务器可用风险+1，这里我们期待更好的解决方案。

知识点：信号量，线程等待、线程唤醒

ok， 到这里，我们就我们四个小需求做了简单的设计，里面也引出了一些并发编程的关键知识点，也解决了我们的任务，+4，。
等等，这些知识点都只是提出来了而已呀，还没具体讲解呢，别着急，后续我会开一个小系列来专门整理讲解这些知识点，敬请期待~