Java——线程睡眠全方位解析 骑猪看日落 2024-03-23 22:17 26阅读 0赞 ## **线程睡眠的方法:** ## 在 Java 中,让线程休眠的方法有很多,这些方法大致可以分为两类,一类是设置时间,在一段时间后自动唤醒,而另一个类是提供了一对休眠和唤醒的方法,在线程休眠之后,可以在任意时间对线程进行唤醒。 **线程睡眠的方法有以下 5 个:** > * Thread.sleep > * TimeUnit > * wait > * Condition > * LockSupport 其中 sleep 和 TimeUnit 是让线程睡眠一段时间后自动唤醒,而 wait、Condition、LockSupport 提供了一对休眠和唤醒线程的方法,可以实现任意时刻唤醒某个线程。 ### 方法1:Thread.sleep ### `Thread`类的`sleep()`方法用于在指定的时间内睡眠线程。 **java中sleep()方法的语法** `Thread`类为睡眠线程提供了两种方法: public static void sleep(long miliseconds)throws InterruptedException public static void sleep(long miliseconds, int nanos)throws InterruptedException **以上程序的执行结果如下图所示:** class TestSleepMethod1 extends Thread { public void run() { for (int i = 1; i < 5; i++) { try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { System.out.println(e); } System.out.println(i); } } public static void main(String args[]) { TestSleepMethod1 t1 = new TestSleepMethod1(); TestSleepMethod1 t2 = new TestSleepMethod1(); t1.start(); t2.start(); } } **以上程序的执行结果如下所示:** > 1 1 2 2 3 3 4 4 ### 方法2:TimeUnit ### sleep 方法因为要传递一个毫秒类型的参数,因此在设置大一点的时间时比较麻烦,比如设置 1 小时或 1 天时,此时我们就可以使用 TimeUnit 来替代 sleep 方法实现休眠。 **TimeUnit 的功能和 sleep 一样,让线程休眠 N 个单位时间之后自动唤醒**,**它的基础用法如下:** **以上程序的执行结果如下图所示:** Thread t1 = new Thread() { @Override public void run() { System.out.println("线程执行:" + LocalDateTime.now()); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 休眠 1s //TimeUnit.DAYS.sleep(1); // 休眠 1 天 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("线程结束:" + LocalDateTime.now()); } }; t1.start(); ![13a2b5a52073483685773611b052ce10.png][] **当我们查看 TimeUnit 源码时就会发现,它的底层是基于 Thread.sleep 方法实现的,其实现源码如下:** ![bf363b1e9e25452eaafba0e316545077.png][] ### 方法3:wait ### wait/notify/notifyAll 都来自于 Object 类,**其中:** > * **wait() / wait(long timeout):**表示让当前线程进入休眠状态。 > * **notify():**唤醒当前对象上的一个休眠线程。 > * **notifyAll():**唤醒当前对象上的所有休眠线程。 其中 wait() 方法表示让当前线程无限期等待下去,直到遇到 notify/notifyAll 方法时才会被唤醒,而 wait(long timeout) 表示接收一个 long 类型的超时时间,如果没有遇到 notify/notifyAll 会在 long 毫秒之后自动唤醒,如果遇到了 notify/notifyAll 方法会立即被唤醒。 它的基础用法如下: Object lock = new Object(); new Thread(() -> { synchronized (lock) { try { // 让当前线程休眠 lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }).start(); synchronized (lock) { lock.notify(); // 唤醒当前对象上一个休眠线程 // lock.notifyAll(); // 唤醒当前对象上所有休眠的线程 } 需要注意的是 wait/notify/notifyAll 在使用时必须要配合 synchronized 一起使用,否则程序执行会报错。 ### 方法4:Condition ### Condition 作为 wait 的升级版,它提供的常用方法有以下几个: > * **await():**让当前线程进入等待状态,直到被通知(signal)或者被中断时才会继续执行。 > * **awaitUninterruptibly():**让当前线程进入等待状态,直到被通知才会被唤醒,它对线程的中断通知不做响应。 > * **await(long time, TimeUnit unit)**:在 await() 方法的基础上添加了超时时间,如果过了超时时间还没有遇到唤醒方法则会自动唤醒并恢复执行。 > * **awaitUntil(Date deadline):**让当前线程进入等待状态,如果没有遇到唤醒方法也会在设置的时间之后自动唤醒。 > * **signal():**唤醒一个等待在 Condition 上的线程。 > * **signalAll():**唤醒等待在 Condition 上所有的线程。 **它的基本用法如下:** import java.time.LocalDateTime; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ConditionExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建锁 final Lock lock = new ReentrantLock(); // 创建 Condition final Condition condition = lock.newCondition(); new Thread(() -> { System.out.println("线程执行:" + LocalDateTime.now()); lock.lock(); // 得到锁 try { // 休眠线程 condition.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); // 释放锁 } System.out.println("线程结束:" + LocalDateTime.now()); }).start(); Thread.sleep(1000); lock.lock(); // 得到锁 try { // 唤醒线程 condition.signal(); } finally { lock.unlock(); // 释放锁 } } } 相比于 wait 方法,Condition 对象更加灵活,因为它可以在一把锁上定义多个 Condition 对象进行使用, **如下代码所示:** // 创建锁 final Lock lock = new ReentrantLock(); // 创建 Condition 1 final Condition condition = lock.newCondition(); // 创建 Condition 2 final Condition condition2 = lock.newCondition(); // ...... ### 方法5:LockSupport ### LockSupport 是更加底层的操作线程休眠和唤醒的对象,**它提供了两个常用的方法:** > * **LockSupport.park():**休眠当前线程。 > * **LockSupport.unpark(Thread thread):**唤醒一个指定的线程。 **它的基础用法如下:** Thread t1 = new Thread(() -> { System.out.println("线程1休眠"); LockSupport.park(); // 休眠线程 System.out.println("线程1执行结束"); }, "线程1"); t1.start(); Thread t2 = new Thread(() -> { System.out.println("线程2休眠"); LockSupport.park(); // 休眠线程 System.out.println("线程2执行结束"); }, "线程2"); t2.start(); Thread t3 = new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("唤醒线程1"); LockSupport.unpark(t1); // 唤醒线程1 }, "线程3"); t3.start(); **以上程序的执行结果如下图所示:** ![778b320e71b1401cba10f910d7edd1ad.png][] ### 方法总结 ### Thread.sleep 和 TimeUnit 是让线程休眠并在一段时间后自动唤醒,而 wait、Condition、LockSupport 提供了休眠和唤醒线程的方法,其中 Condition 为 wait 方法的升级版,而 LockSupport 是更底层的让线程休眠和唤醒的方法,它可以实现唤醒某个指定的线程,这是其它方法所不具备的(功能)。 ## 线程睡眠的作用 ## 线程睡眠可以有效的控制线程的执行时间,可以让CPU资源分配更加均衡,提高程序的运行效率和稳定性。 在并发编程中,线程经常会被调度器打断,通过线程睡眠,可以让该线程“放弃”一段时间的CPU执行权,避免CPU资源浪费和竞争。另外,线程睡眠还可以用来模拟线程执行中的等待时间,例如Java中的定时器和倒计时器的实现,都离不开线程睡眠。 ### 线程睡眠的注意事项 ### 在使用线程睡眠时,需要注意以下几个问题: #### 1. InterruptedException异常 #### 在调用线程睡眠方法时,需要捕获InterruptedException异常。InterruptedException是一个检查异常,它是在调用线程的interrupt()方法后,抛出的一种异常。 Thread t = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); t.start(); // 主线程等待子线程执行完毕 try { t.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } #### 2. 线程睡眠不会释放锁 #### 在线程睡眠期间,该线程所持有的锁并不会被释放,因此,其他线程仍将被阻塞。 synchronized (obj) { System.out.println("获取obj锁"); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("释放obj锁"); } #### 3. 睡眠时间应尽量短 #### 线程睡眠的时间应尽量短,可以根据实际需要调整线程睡眠的时间。如果睡眠时间过长,会导致程序的响应时间变慢,影响用户体验。另外,需要避免不必要的线程睡眠,以免影响程序的运行效率。 #### 4. 时间单位要选对 #### 在使用TimeUnit.MILLISECONDS.sleep()方法时,需要选择正确的时间单位,比如:TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES、TimeUnit.HOURS等。 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } #### 5. 线程睡眠不能保证精确 #### 线程睡眠的时间并不能保证精确,它受到操作系统和虚拟机的干扰,可能会比预期的时间长一些,因此在实际使用中,需要考虑误差范围。 ### 线程睡眠的应用场景 ### 线程睡眠在实际应用中广泛使用,以下是一些常见的应用场景: #### 1. 定时器和倒计时器 #### 定时器和倒计时器是一种常见的实现方式,可以通过线程睡眠和计时器来实现。例如,以下代码实现了一个简单的倒计时器。 for (int i = 10; i >= 0; i--) { System.out.println("倒计时:" + i); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } #### 2. 多线程并发控制 #### 线程睡眠可以用来控制多个线程的并发,例如通过线程睡眠,可以让多个线程按顺序执行,而不会发生同时执行的情况。 Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (obj) { System.out.println("t1获取obj锁"); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("t1释放obj锁"); } } }); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (obj) { System.out.println("t2获取obj锁"); } } }); t1.start(); t2.start(); // 主线程等待子线程执行完毕 try { t1.join(); t2.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } #### 3. 提高程序的运行效率 #### 线程睡眠可以有效的控制线程的执行时间,可以让CPU资源分配更加均衡,提高程序的运行效率和稳定性。例如,以下代码使用线程睡眠优化了图片加载的过程。 long start = System.currentTimeMillis(); loadImages(); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("图片加载耗时:" + (end - start) + "ms"); private void loadImages() { for (int i = 0; i < imageUrls.length; i++) { loadSingleImage(imageUrls[i]); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } ### 总结: ### 线程睡眠作为并发编程的重要一环,不仅可以有效的控制线程的执行时间,还可以提高程序的运行效率和稳定性,因此在实际开发中,需要合理的应用线程睡眠技术。 [13a2b5a52073483685773611b052ce10.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/c63593e501124f4f96983c007b271776.png [bf363b1e9e25452eaafba0e316545077.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/acecb325c03347ec8e4e0716522fbefd.png [778b320e71b1401cba10f910d7edd1ad.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/4ec86041622b42a4b4f5233128606fb5.png
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