線程sleep,wait,notify,join,yield方法解析

線程的五種狀態

線程從創建到銷燬一般分爲五種狀態,如下圖:

1) 新建

當用new關鍵字創建一個線程時,就是新建狀態。

2) 就緒

調用了 start 方法之後,線程就進入了就緒階段。此時,線程不會立即執行run方法,需要等待獲取CPU資源。

3) 運行

當線程獲得CPU時間片後,就會進入運行狀態,開始執行run方法。

4) 阻塞

當遇到以下幾種情況,線程會從運行狀態進入到阻塞狀態。

  • 調用sleep方法,使線程睡眠。
  • 調用wait方法,使線程進入等待。
  • 當線程去獲取同步鎖的時候,鎖正在被其他線程持有。
  • 調用阻塞式IO方法時會導致線程阻塞。
  • 調用suspend方法,掛起線程,也會造成阻塞。

需要注意的是,阻塞狀態只能進入就緒狀態,不能直接進入運行狀態。因爲,從就緒狀態到運行狀態的切換是不受線程自己控制的,而是由線程調度器所決定。只有當線程獲得了CPU時間片之後,纔會進入運行狀態。

5) 死亡

當run方法正常執行結束時,或者由於某種原因拋出異常都會使線程進入死亡狀態。另外,直接調用stop方法也會停止線程。但是,此方法已經被棄用,不推薦使用。

線程常用方法

1)sleep

當調用 Thread.sleep(long millis) 睡眠方法時,就會使當前線程進入阻塞狀態。millis參數指定了線程睡眠的時間,單位是毫秒。 當時間結束之後,線程會重新進入就緒狀態。

注意,如果當前線程獲得了一把同步鎖,則 sleep方法阻塞期間,是不會釋放鎖的。

2) wait、notify和notifyAll

首先,它們都是Object類中的方法。需要配合 Synchronized關鍵字來使用。

調用線程的wait方法會使當前線程等待,直到其它線程調用此對象的notify/notifyAll方法。 如果,當前對象鎖有N個線程在等待,則notify方法會隨機喚醒其中一個線程,而notifyAll會喚醒對象鎖中所有的線程。需要注意,喚醒時,不會立馬釋放鎖,只有當前線程執行完之後,纔會把鎖釋放。

另外,wait方法和sleep方法不同之處,在於sleep方法不會釋放鎖,而wait方法會釋放鎖。wait、notify的使用如下:

public class WaitTest {
    private static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ListAdd listAdd = new ListAdd();

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (obj){
                try {
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        listAdd.add();
                        System.out.println("當前線程:"+Thread.currentThread().getName()+"添加了一個元素");
                        Thread.sleep(300);
                        if(listAdd.getSize() == 5){
                            System.out.println("發出通知");
                            obj.notify();
                        }
                    }
                } catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (obj){
                try {
                    if(listAdd.getSize() != 5){
                        obj.wait();
                    }
                } catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("線程:"+Thread.currentThread().getName()+"被通知.");
            }

        });

        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        t1.start();
    }
}

class ListAdd {
    private static volatile List<String> list = new ArrayList<String>();

    public void add() {
        list.add("abc");
    }

    public int getSize() {
        return list.size();
    }
}

以上,就是創建一個t2線程,判斷list長度是否爲5,不是的話,就一直阻塞。然後,另外一個t1線程不停的向list中添加元素,當元素長度爲5的時候,就去喚醒阻塞中的t2線程。

然而,我們會發現,此時的t1線程會繼續往下執行。直到方法執行完畢,纔會把鎖釋放。t1線程去喚醒t2的時候,只是讓t2具有參與鎖競爭的資格。只有t2真正獲得了鎖之後纔會繼續往下執行。

3) join

當線程調用另外一個線程的join方法時,當前線程就會進入阻塞狀態。直到另外一個線程執行完畢,當前線程纔會由阻塞狀態轉爲就緒狀態。

或許,你在面試中,會被問到,怎麼才能保證t1,t2,t3線程按順序執行呢。(因爲,我們知道,正常情況下,調用start方法之後,是不能控制線程的執行順序的)

咳咳,當前青澀的我,面試時就被問到這個問題,是一臉懵逼。其實,是非常簡單的,用join方法就可以輕鬆實現:

public class TestJoin {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new MultiT("a"));
        Thread t2 = new Thread(new MultiT("b"));
        Thread t3 = new Thread(new MultiT("c"));
        
        t1.start();
        t1.join();

        t2.start();
        t2.join();

        t3.start();
        t3.join();
    }

}

class MultiT implements Runnable{
    private String s;
    private int i;

    public MultiT(String s){
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(i<10){
            System.out.println(s+"===="+i++);
        }
    }
}

最終,我們會看到,線程會按照t1,t2,t3順序執行。因爲,主線程main總會等調用join方法的那個線程執行完之後,纔會往下執行。

4) yield

Thread.yield 方法會使當前線程放棄CPU時間片,把執行機會讓給相同或更高優先級的線程(yield英文意思就是屈服,放棄的意思嘛,可以理解爲當前線程暫時屈服於別人了)。

注意,此時當前線程不會阻塞,只是進入了就緒狀態,隨時可以再次獲得CPU時間片,從而進入運行狀態。也就是說,其實yield方法,並不能保證,其它相同或更高優先級的線程一定會獲得執行權,也有可能,再次被當前線程拿到執行權。

yield方法和sleep方法一樣,也是不釋放鎖資源的。可以通過代碼來驗證這一點:

public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        YieldThread yieldThread = new YieldThread();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread t = new Thread(yieldThread);
            t.start();
        }
    }
}

class YieldThread implements Runnable {

    private int count = 0;

    @Override
    public synchronized void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            count ++;
            if(count == 1){
                Thread.yield();
                System.out.println("線程:"+Thread.currentThread().getName() + "讓步");
            }
            System.out.println("線程:"+Thread.currentThread().getName() + ",count:"+count);
        }
    }
}

結果:

會看到,線程讓步之後,並不會釋放鎖。因此,其它線程也沒機會獲得鎖,只能把當前線程執行完之後,纔會釋放。(對於這一點,其實我是有疑問的。既然yield不釋放鎖,那爲什麼還要放棄執行權呢。就算放棄了執行權,別的線程也無法獲得鎖啊。)

所以,我的理解,yield一般用於不存在鎖競爭的多線程環境中。如果當前線程執行的任務時間可能比較長,就可以選擇用yield方法,暫時讓出CPU執行權。讓其它線程也有機會執行任務,而不至於讓CPU資源一直消耗在當前線程。

5)suspend、resume

suspend 會使線程掛起,並且不會自動恢復,只有調用 resume 方法才能使線程進入就緒狀態。注意,這兩個方法由於有可能導致死鎖,已經被廢棄。

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