java多线程之铁路售票系统

Java多线程之铁路售票系统攻略

一、需求分析

铁路售票系统需要满足的主要需求：

• 售票窗口可以同时售卖多张票，需要支持并发访问。
• 售票系统需要保证售卖的票数不能超过存库量。
• 当售票系统资源被其他线程占用时，需要等待其他线程执行完毕后才能获取资源。

二、设计思路

根据需求，我们可以采用以下设计思路：

1. 定义 Ticket 类表示火车票，其中包括车次、出发时间、座位号等信息。
2. 定义 TicketDatabase 类表示火车票库存，其中包括每种车次的剩余票数、已售票数等信息。
3. 定义两个线程类：SellerThread 类表示售票窗口的线程，它们可以并发访问售票系统；CheckerThread 类表示检票员线程，用于检票。
4. 在 SellerThread 线程中实现售票逻辑，包括从 TicketDatabase 中获取库存、判断是否售出已售光、实现售票等操作。
5. 在 CheckerThread 线程中实现检票逻辑，包括检票、验证车票有效性等操作。

三、代码实现

1. Ticket 类

public class Ticket {
    private String trainNo; // 车次
    private String departureTime; // 出发时间
    private String seatNo; // 座位号

    public Ticket(String trainNo, String departureTime, String seatNo) {
        this.trainNo = trainNo;
        this.departureTime = departureTime;
        this.seatNo = seatNo;
    }

    public String getTrainNo() {
        return trainNo;
    }

    public String getDepartureTime() {
        return departureTime;
    }

    public String getSeatNo() {
        return seatNo;
    }
}

2. TicketDatabase 类

public class TicketDatabase {
    private final Map<String, Integer> ticketStock = new ConcurrentHashMap<>();

    public TicketDatabase(List<String> trains) {
        for (String train : trains) {
            ticketStock.put(train, 100); // 初始库存为 100 张
        }
    }

    public boolean bookTicket(String trainNo) {
        int stock = getStock(trainNo);
        if (stock > 0) {
            ticketStock.put(trainNo, stock - 1);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public int getStock(String trainNo) {
        return ticketStock.getOrDefault(trainNo, 0);
    }
}

3. SellerThread 类

public class SellerThread extends Thread {
    private final TicketDatabase ticketDatabase;

    public SellerThread(TicketDatabase ticketDatabase) {
        this.ticketDatabase = ticketDatabase;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (ticketDatabase) {
                if (ticketDatabase.getStock("G1001") == 0) {
                    break; // 如果该车次已售光，则结束售票
                }
                if (ticketDatabase.bookTicket("G1001")) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "售票成功！");
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "售票失败！");
                }
            }
        }
    }
}

4. CheckerThread 类

public class CheckerThread extends Thread {
    private final TicketDatabase ticketDatabase;

    public CheckerThread(TicketDatabase ticketDatabase) {
        this.ticketDatabase = ticketDatabase;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(50); // 等待 50ms
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (ticketDatabase) {
                System.out.println("检票员检票: " + ticketDatabase.getStock("G1001"));
            }
        }
    }
}

5. 示例说明

以下是两条示例说明：

示例一

我们创建两个售票窗口线程和一个检票员线程，同时设置库存为 101 张。预期输出结果如下：

售票窗口1: 售票成功！
售票窗口2: 售票成功！
售票窗口1: 售票成功！
售票窗口2: 售票成功！
售票窗口1: 售票成功！
售票窗口2: 售票成功！
售票窗口1: 售票成功！
售票窗口2: 售票成功！
售票窗口1: 售票成功！
售票窗口2: 售票成功！
检票员检票: 91
检票员检票: 89
检票员检票: 87
检票员检票: 85
检票员检票: 83
检票员检票: 81
检票员检票: 79
检票员检票: 77
检票员检票: 75
检票员检票: 73
检票员检票: 71
检票员检票: 69
检票员检票: 67
检票员检票: 65
检票员检票: 63
检票员检票: 61
检票员检票: 59
检票员检票: 57
检票员检票: 55
检票员检票: 53
检票员检票: 51
检票员检票: 49
检票员检票: 47
检票员检票: 45
检票员检票: 43
检票员检票: 41
检票员检票: 39
检票员检票: 37
检票员检票: 35
检票员检票: 33
检票员检票: 31
检票员检票: 29
检票员检票: 27
检票员检票: 25
检票员检票: 23
检票员检票: 21
检票员检票: 19
检票员检票: 17
检票员检票: 15
检票员检票: 13
检票员检票: 11
检票员检票: 9
检票员检票: 7
检票员检票: 5
检票员检票: 3
检票员检票: 1

代码如下：

public static void main(String[] args) {
    List<String> trains = Arrays.asList("G1001");
    TicketDatabase ticketDatabase = new TicketDatabase(trains);
    SellerThread seller1= new SellerThread(ticketDatabase);
    SellerThread seller2 = new SellerThread(ticketDatabase);
    CheckerThread checker = new CheckerThread(ticketDatabase);
    seller1.start();
    seller2.start();
    checker.start();
}

示例二

我们创建三个售票窗口线程和一个检票员线程，同时设置库存为 2 张。预期输出结果如下：

售票窗口2: 售票成功！
售票窗口1: 售票成功！
售票窗口3: 售票失败！
售票窗口3: 售票失败！
检票员检票: 0

代码如下：

public static void main(String[] args) {
    List<String> trains = Arrays.asList("G1001");
    TicketDatabase ticketDatabase = new TicketDatabase(trains);
    SellerThread seller1= new SellerThread(ticketDatabase);
    SellerThread seller2 = new SellerThread(ticketDatabase);
    SellerThread seller3 = new SellerThread(ticketDatabase);
    CheckerThread checker = new CheckerThread(ticketDatabase);
    seller1.start();
    seller2.start();
    seller3.start();
    checker.start();
}