Java并发——线程间协作(wait、notify、sleep、yield、join)

1 线程的状态

Java中线程中状态可分为五种:New(新建状态),Runnable(就绪状态),Running(运行状态),Blocked(阻塞状态),Dead(死亡状态)。

  • New:新建状态,当线程创建完成时为新建状态,即new Thread(...),还没有调用start方法时,线程处于新建状态
  • Runnable:就绪状态,当调用线程的的start方法后,线程进入就绪状态,等待CPU资源。处于就绪状态的线程由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度
  • Running:运行状态,就绪状态的线程获取到CPU执行权以后进入运行状态,开始执行run方法
  • Blocked:阻塞状态,线程没有执行完,由于某种原因(如,I/O操作等)让出CPU执行权,自身进入阻塞状态
  • Dead:死亡状态,线程执行完成或者执行过程中出现异常,线程就会进入死亡状态。

 这五种状态之间的转换关系如下图所示:

Java并发——线程间协作(wait、notify、sleep、yield、join)

2 wait

JDK中一共提供了这三个版本的方法

  • wait()方法的作用是将当前运行的线程挂起(即让其进入阻塞状态),直到notify或notifyAll方法来唤醒线程
  • wait(long timeout),该方法与wait()方法类似,唯一的区别就是在指定时间内,如果没有notify或notifAll方法的唤醒,也会自动唤醒
  • wait(long timeout,long nanos),在于更精确的控制调度时间

wait方法的使用必须在同步的范围内,否则就会抛出IllegalMonitorStateException异常,wait方法的作用就是阻塞当前线程等待notify/notifyAll方法的唤醒,或等待超时后自动唤醒。

3 notify/notifyAll

有了对wait方法原理的理解,notify方法和notifyAll方法就很容易理解了。既然wait方式是通过对象的monitor对象来实现的,所以只要在同一对象上去调用notify/notifyAll方法,就可以唤醒对应对象monitor上等待的线程了。notify和notifyAll的区别在于前者只能唤醒monitor上的一个线程,对其他线程没有影响,而notifyAll则唤醒所有的线程。

4 sleep/yield/join

4.1 sleep

sleep方法的作用是让当前线程暂停指定的时间(毫秒),sleep方法是最简单的方法,在上述的例子中也用到过,比较容易理解。唯一需要注意的是其与wait方法的区别。最简单的区别是,wait方法依赖于同步,而sleep方法可以直接调用。而更深层次的区别在于sleep方法只是暂时让出CPU的执行权,并不释放锁。而wait方法则需要释放锁。

sleep暂停期间一直持有monitor对象锁,其他线程是不能进入的。而wait方法则不同,当调用wait方法后,当前线程会释放持有的monitor对象锁,因此,其他线程还可以进入到同步方法,线程被唤醒后,需要竞争锁,获取到锁之后再继续执行。

4.2 yield

yield方法的作用是暂停当前线程,以便其他线程有机会执行,不过不能指定暂停的时间,并且也不能保证当前线程马上停止。yield方法只是将Running状态转变为Runnable状态。

4.3 join

join方法的作用是父线程等待子线程执行完成后再执行,换句话说就是将异步执行的线程合并为同步的线程。JDK中提供三个版本的join方法,其实现与wait方法类似,join()方法实际上执行的join(0),而join(long millis, int nanos)也与wait(long millis, int nanos)的实现方式一致,暂时对纳秒的支持也是不完整的。

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