Java 多线程设计模式 —— Single Threaded Execution

Single Threaded Execution 有时也会被称之为 临界区。表示 临界区 内的代码同一时间内只允许一个线程执行，这个模式是并发编程的基础，对应 Java 中也就是同步代码块 synchronized，或其他显式锁 lock。

多线程环境
多个线程同时访问的共享资源
这些线程会改变共享资源。

示例
现有票 100 张，分三个窗口售卖，卖完为止。

票类:

public class Ticket {

    private int counter = 100;

    public void sell() {
        if (counter > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口卖出：" + this.counter-- + "号票");
        } else {
            System.out.println("票已卖完");
        }
    }

}

窗口类:

public class StationThread extends Thread {

    private final Ticket ticket;

    public StationThread(String name, Ticket ticket) {
        super(name);
        this.ticket = ticket;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            ticket.sell();
        }
    }
}

测试类:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();
        new StationThread("S1", ticket).start();
        new StationThread("S2", ticket).start();
        new StationThread("S3", ticket).start();
    }
}

很明显的可以看到，同一张票，被多个窗口同时售卖了，就是因为未对共享资源 Ticket 做保护，导致了这种情况。

解决办法也很简单，给 Ticket 的 sell 方法加上 synchronized 即可。这样就防止了多个窗口同时访问同一张票。

public class Ticket {

    private int counter = 100;

    public synchronized void sell() {
        if (counter > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口卖出：" + this.counter-- + "号票");
        } else {
            System.out.println("票已卖完");
        }
    }

}

类图

时序图

总结
单线程的情况，不需要使用此模式，就好像一个人在家上厕所，不需要锁门一样。

只有当 多线程 同时对 同一个共享资源，在线程中 进行了修改，才需要使用此模式。

且需要注意，对于 共享资源，如果用到了此模式，要保证所有使用他的地方都进行了保护。不然等于你把门锁住了，但窗子没关。