【Java】隐式锁(synchronized)：如何解决餐厅等座的并发难题

当你走进一家熙熙攘攘的餐厅，准备享受一顿美味的晚餐时，你是否曾想过，这里正上演着一场场微观的线程战争？在这个场景中，每一张桌子都代表着珍贵的共享资源，而每一位顾客（线程）都在争夺这些资源的使用权。本文将带你深入这场战争的幕后，揭示隐式锁在多线程环境下可能遇到的困境，并提供一系列巧妙的解决策略。准备好，让我们一起探索这场餐桌上的并发之旅吧！

问题1：死锁 - 等座的僵局

两组顾客各自占据了两个相邻的空位，每组都在等待另一组离开以便扩大座位。这就像两个线程各自持有对方需要的锁，导致双方都无法继续执行。

解决方案: 确保所有顾客都使用同一个锁来等待和就座，我们可以避免死锁的发生。

public class Restaurant {private final Object tableLock = new Object();public void seatCustomer1(Customer customer) {synchronized (tableLock) {// 检查桌子是否空着// 安排顾客1就座}}public void seatCustomer2(Customer customer) {synchronized (tableLock) {// 检查桌子是否空着// 安排顾客2就座}}
}

问题2：资源竞争 - 抢桌大战

餐厅里的每张桌子都很抢手，多个顾客可能都想预订同一张桌子。这就像是多个线程竞争同一资源。

解决方案:使用AtomicInteger来管理可用桌子的数量，确保每次只有一个顾客能够成功预订。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class Restaurant {private final AtomicInteger availableTables = new AtomicInteger(restaurantCapacity);public boolean reserveTable() {return availableTables.getAndUpdate(i -> i > 0 ? i - 1 : i);}public void freeTable() {availableTables.incrementAndGet();}
}

问题3：可见性问题 - 实时更新餐桌状态

当服务员清理并准备一张新桌子时，其他顾客应该能够立即看到这个变化。这就像是线程需要看到其他线程对共享资源的更新。

解决方案:使用volatile关键字，我们确保了餐桌状态的可见性。

public class Restaurant {private volatile int availableTables = restaurantCapacity;public boolean reserveTable() {if (availableTables > 0) {availableTables--;return true;}return false;}public void freeTable() {availableTables++;}
}

问题4：线程饥饿 - 晚到的顾客

晚到的顾客可能会发现所有的好位置都被预订了，他们可能需要等待很长时间才能找到座位。

解决方案:使用LinkedBlockingQueue来维护等待列表，确保先到的顾客先得到服务，避免了饥饿现象。

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;public class Restaurant {private final LinkedBlockingQueue<QueuedCustomer> waitingList = new LinkedBlockingQueue<>();public void addCustomer(QueuedCustomer customer) {waitingList.offer(customer);}public Customer nextCustomer() {try {return waitingList.take();} catch (InterruptedException e) {// 处理异常return null;}}
}
class QueuedCustomer {// 顾客信息
}