【Java】利用synchronized(this)完成线程的临界区

在《【Java】线程并发、互斥与同步》（点击打开链接）中利用了操作系统通过操作信号量控制的原始方法，完成了线程的互斥与同步，说句题外话，其实这个信号量的算法，是著名的迪杰斯特拉创造的，也就是数据结构、计算机网络上面最短路径算法、迪杰斯特拉算法、Dijkstra算法的贡献人。其实Java里面根本就不需要自己定义一个信号量来实现临界区，Java对于临界区的实现早已封装好了，而且synchronized还是Java的关键字。

那么，到底怎么来使用这个关键字呢？下面就对上次《【Java】线程并发、互斥与同步》（点击打开链接）中的程序进行改进，不用信号量，同样来实行里面相应的功能。

一、基本目标

首先来回顾一下《【Java】线程并发、互斥与同步》（点击打开链接）中的程序，说的是有四个黄牛，分别是线程1、线程2、线程3、线程4，目的是要刷光票站里面的20张票，而且各自抢各自的票，不会出现多个黄牛抢一张票的情况，也就是说一个黄牛对应一张票

而且，每次运行结果不同：

这个程序上次是以信号量来实现的，下面就用利用synchronized(this)完成线程的临界区，在这里也就是买票的部分，只有一个售票窗口，每次只能容纳一个黄牛去抢票，而且这次每个线程都是以cpu的频率去刷票，刷2000只不虚，每次完成的结果不同，且一张票只落到一个黄牛的手里，

不会产生以下的无序、乱序的冲突：

甚至刷20000票都不虚：

由于程序是健壮的，你改到二十万张也是照样能跑：

每次运行结果不同是由于CPU分配的资源不同。

二、基本思想：

所谓的利用synchronized(this)完成线程的临界区，就是在一个implements Runnable的进程类里面有如下的一段代码，形成所谓的线程临界区：

至于许多不知道在写什么的操作系统，对于临界区是这样说的：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（Critical Section）（临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源）。每次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。

其实，在这里，票就是临界资源，临界区就是黄牛如何买票。

三、制作过程

1、首先和《【Java】线程并发、互斥与同步》（点击打开链接）一样在主函数中开一个进程，其中这个进程里面有四个线程：

public class Threadtest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		GetTicket getTicket = new GetTicket();
		new Thread(getTicket, "线程1").start();
		new Thread(getTicket, "线程2").start();
		new Thread(getTicket, "线程3").start();
		new Thread(getTicket, "线程4").start();
	}
}

2、这个进程类如下：

class GetTicket implements Runnable {
	//ticket是票数、isNotRead的设置是为了下面对于统计的输出只输出一次
	private int ticket = 200000;
	private boolean isNotRead = true;
	private int count1 = 0;
	private int count2 = 0;
	private int count3 = 0;
	private int count4 = 0;

	public void run() {
		while (this.ticket > 0) {
			//临界区开始，所谓的临界区就是仅能有一个线程访问的部分
			synchronized (this) {
				if (this.ticket > 0) {
					//对票的操作
					this.ticket--;
					System.out.println("票" + (200000 - this.ticket) + "被"
							+ Thread.currentThread().getName() + "买走，当前票数剩余："
							+ this.ticket);
					//Thread.currentThread().getName()取当前线程的名字
					switch (Thread.currentThread().getName()) {
					case "线程1":
						this.count1++;
						break;
					case "线程2":
						this.count2++;
						break;
					case "线程3":
						this.count3++;
						break;
					case "线程4":
						this.count4++;
						break;
					}
				} else {
					//这4个线程无论怎么样都会经过这里的，所以为了只输出一次，必须设置一个布尔值
					//这个isNotRead某种程度上也是一个信号量
					if (isNotRead) {
						System.out.println("^_^票已卖光，明天请早，都各自散吧！（杀死所有进程）");
						System.out.println("=========得票统计=========");
						System.out.println("线程1：" + count1 + "张");
						System.out.println("线程2：" + count2 + "张");
						System.out.println("线程3：" + count3 + "张");
						System.out.println("线程4：" + count4 + "张");
						isNotRead = false;
					}
					//这段与Thread.currentThread.stop()等价，eclipse在JDK1.7中推荐这样写
					Thread.yield();
				}
			}
			//临界区结束
		}
	}
}

因此，整个进程如下：

class GetTicket implements Runnable {
	//ticket是票数、isNotRead的设置是为了下面对于统计的输出只输出一次
	private int ticket = 200000;
	private boolean isNotRead = true;
	private int count1 = 0;
	private int count2 = 0;
	private int count3 = 0;
	private int count4 = 0;

	public void run() {
		while (this.ticket > 0) {
			//临界区开始，所谓的临界区就是仅能有一个线程访问的部分
			synchronized (this) {
				if (this.ticket > 0) {
					//对票的操作
					this.ticket--;
					System.out.println("票" + (200000 - this.ticket) + "被"
							+ Thread.currentThread().getName() + "买走，当前票数剩余："
							+ this.ticket);
					//Thread.currentThread().getName()取当前线程的名字
					switch (Thread.currentThread().getName()) {
					case "线程1":
						this.count1++;
						break;
					case "线程2":
						this.count2++;
						break;
					case "线程3":
						this.count3++;
						break;
					case "线程4":
						this.count4++;
						break;
					}
				} else {
					//这4个线程无论怎么样都会经过这里的，所以为了只输出一次，必须设置一个布尔值
					//这个isNotRead某种程度上也是一个信号量
					if (isNotRead) {
						System.out.println("^_^票已卖光，明天请早，都各自散吧！（杀死所有进程）");
						System.out.println("=========得票统计=========");
						System.out.println("线程1：" + count1 + "张");
						System.out.println("线程2：" + count2 + "张");
						System.out.println("线程3：" + count3 + "张");
						System.out.println("线程4：" + count4 + "张");
						isNotRead = false;
					}
					//这段与Thread.currentThread.stop()等价，eclipse在JDK1.7中推荐这样写
					Thread.yield();
				}
			}
			//临界区结束
		}
	}
}

public class Threadtest {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		GetTicket getTicket = new GetTicket();
		new Thread(getTicket, "线程1").start();
		new Thread(getTicket, "线程2").start();
		new Thread(getTicket, "线程3").start();
		new Thread(getTicket, "线程4").start();
	}
}

好了，既然临界区都怎么写，那么之后的生产者、消费者问题、读者写者问题、理发师问题、哲学家进餐问题，还是问题吗？就是来秀逗、开玩笑、送分的！都是一个道理，就是来看你，怎么处理好多个进程对同一资源提出请求时，你怎么安排好，避免出现以下的情况：