Java多线程模拟银行系统存钱问题详解

一、题目描述

题目：模拟一个简单的银行系统，使用两个不同的线程向同一个账户存钱。

实现：使用特殊域变量volatile实现同步。

二、解题思路

创建一个类：SynchronizedBankFrame，继承JFrame类

写一个内部类Bank

• 定义一个account变量，来表示账户。

• deposit():一个存钱的方法

• getAccount()：显示账户余额的方法。

写一个内部类Transfer，实现Runnable接口

在run方法中实现向账户存钱的功能。

volatile关键字为变量访问提供了一种免锁机制。使用volatile关键字修饰变量，每次使用该变量就要重新计算，而不是使用寄存器中的值。

volatile不会提供原子操作，也不能用来修饰final类型的变量。

三、代码详解

SynchronizedBankFrame

package com.xiaoxuzhu;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.EventQueue;

import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.border.EmptyBorder;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.GridLayout;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.SwingConstants;
import java.awt.Font;
import javax.swing.UIManager;
/**
* Description:
*
* @author xiaoxuzhu
* @version 1.0
*
* <pre>
* 修改记录:
* 修改后版本        修改人修改日期修改内容
* 2022/5/14.1    xiaoxuzhu2022/5/14    Create
* </pre>
* @date 2022/5/14
*/
public class SynchronizedBankFrame extends JFrame {

/**
    *
    */
   private static final long serialVersionUID = 2671056183299397274L;
   private JPanel contentPane;
   private JTextArea thread1TextArea;
   private JTextArea thread2TextArea;

/**
    * Launch the application.
    */
   public static void main(String[] args) {
       try {
           UIManager.setLookAndFeel("com.sun.java.swing.plaf.nimbus.NimbusLookAndFeel");
       } catch (Throwable e) {
           e.printStackTrace();
       }
       EventQueue.invokeLater(new Runnable() {
           public void run() {
               try {
                   SynchronizedBankFrame frame = new SynchronizedBankFrame();
                   frame.setVisible(true);
               } catch (Exception e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
       });
   }

/**
    * Create the frame.
    */
   public SynchronizedBankFrame() {
       setTitle("使用volatile实现线程同步");
       setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
       setBounds(100, 100, 450, 300);
       contentPane = new JPanel();
       contentPane.setBorder(new EmptyBorder(5, 5, 5, 5));
       setContentPane(contentPane);
       contentPane.setLayout(new BorderLayout(0, 0));

JPanel buttonPanel = new JPanel();
       contentPane.add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);

JButton startButton = new JButton("开始存钱");
       startButton.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 16));
       startButton.addActionListener(new ActionListener() {
           public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
               do_button_actionPerformed(arg0);
           }
       });
       buttonPanel.add(startButton);

JPanel processPanel = new JPanel();
       contentPane.add(processPanel, BorderLayout.CENTER);
       processPanel.setLayout(new GridLayout(1, 2, 5, 5));

JPanel thread1Panel = new JPanel();
       processPanel.add(thread1Panel);
       thread1Panel.setLayout(new BorderLayout(0, 0));

JLabel thread1Label = new JLabel("一号线程");
       thread1Label.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 16));
       thread1Label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
       thread1Panel.add(thread1Label, BorderLayout.NORTH);

JScrollPane thread1ScrollPane = new JScrollPane();
       thread1Panel.add(thread1ScrollPane, BorderLayout.CENTER);

thread1TextArea = new JTextArea();
       thread1TextArea.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 16));
       thread1ScrollPane.setViewportView(thread1TextArea);

JPanel thread2Panel = new JPanel();
       processPanel.add(thread2Panel);
       thread2Panel.setLayout(new BorderLayout(0, 0));

JLabel thread2Label = new JLabel("二号线程");
       thread2Label.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 16));
       thread2Label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
       thread2Panel.add(thread2Label, BorderLayout.NORTH);

JScrollPane thread2ScrollPane = new JScrollPane();
       thread2Panel.add(thread2ScrollPane, BorderLayout.CENTER);

thread2TextArea = new JTextArea();
       thread2TextArea.setFont(new Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 16));
       thread2ScrollPane.setViewportView(thread2TextArea);
   }

protected void do_button_actionPerformed(ActionEvent arg0) {
       Bank bank = new Bank();
       Thread thread1 = new Thread(new Transfer(bank, thread1TextArea));
       thread1.start();
       Thread thread2 = new Thread(new Transfer(bank, thread2TextArea));
       thread2.start();
   }

private class Transfer implements Runnable {

private Bank bank;
       private JTextArea textArea;

public Transfer(Bank bank, JTextArea textArea) {
           this.bank = bank;
           this.textArea = textArea;
       }

public void run() {
           for (int i = 0; i < 10; i++) {
               bank.deposit(10);
               String text = textArea.getText();
               textArea.setText(text + "账户的余额是：" + bank.getAccount() + "\n");
           }
       }
   }

private class Bank {
       private volatile int account = 100;// 将域变量用volatile修饰

public void deposit(int money) {// 向账户中存钱
           account += money;
       }

public int getAccount() {// 获得账户余额
           return account;
       }
   }

}

多学一个知识点

每个线程是存在缓存内存的。且缓存内存是对其他线程不可见的。这就是内存不可见问题。

来验证下

package com.xiaoxuzhu;

/**
* Description: 证明线程是存在缓存内存的
*
* @author xiaoxuzhu
* @version 1.0
*
* <pre>
* 修改记录:
* 修改后版本        修改人修改日期修改内容
* 2022/5/14.1    xiaoxuzhu2022/5/14    Create
* </pre>
* @date 2022/5/14
*/
public class VolatileDemo {

public static void main(String[] args) {
       ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
       //启动线程  改值
       new Thread(threadDemo).start();

while (true){
           if(threadDemo.isFlag()){
               System.out.println("主线程读到的flag是true");
               break;
           }
       }
   }

static class  ThreadDemo implements Runnable{
       private boolean flag = false;

public boolean isFlag() {
           return flag;
       }

public void setFlag(boolean flag) {
           this.flag = flag;
       }

@Override
       public void run() {
           try {
               Thread.sleep(200);
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           flag = true;
           System.out.println("flag 线程执行改为："+isFlag());
       }
   }
}

主线程得到的是false，新线程已经把值修改为true了。证实每个线程是存在缓存内存的

来源：https://juejin.cn/post/7146147372039405581