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面试突击：线程休眠的方法有几种？

线程 面试
2023-02-25 18:06:24 时间

作者 | 磊哥

来源 | Java面试真题解析(ID：aimianshi666)

转载请联系授权(微信ID：GG_Stone)

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。

PS：休眠是指让某个线程暂停执行(进入等待状态)，唤醒指的是让某个暂停的线程继续执行。

线程休眠的方法有以下 5 个：

  • Thread.sleep
  • TimeUnit
  • wait
  • Condition
  • LockSupport

其中 sleep 和 TimeUnit 是让线程休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.sleep 方法来自于 Thread 类，它是一个 native 本地方法，其实现源码如下：

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

Thread.sleep 方法需要传递一个 long 类型的毫秒数，表示 n 毫秒之后自动唤醒，它的基础用法如下：

Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程执行：" + LocalDateTime.now());
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程结束：" + LocalDateTime.now());
    }
};
t1.start();

以上程序的执行结果如下图所示：

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：

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();

以上程序的执行结果如下图所示：

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：

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
        }
    }
}

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：

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)。

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