【Java_多线程并发编程】基础篇——线程状态扭转函数

1. wait() sleep() yield() join()用法与区别

本文提到的当前线程是指：当前时刻，获得CPU资源正在执行的线程。

1.1 wait()方法

wait()方法定义在Object类中，它的作用是让当前线程由“运行状态”进入到“等待(阻塞)状态”，同时释放它所持有的锁。被wait()阻塞的线程可通过notify() 方法或 notifyAll() 方法唤醒，达到就绪态。

Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下：

wait() -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”，“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”，当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout) -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”，“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量”，当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout, int nanos)  -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”，“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者其他某个线程中断当前线程，或者已超过某个实际时间量”，当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
notify()-- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
notifyAll()-- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

wait()和notify()用法示例:

// WaitTest.java的源码
class ThreadA extends Thread {
    public ThreadA(String name) {
        super(name);
    }

    public void run() {
        synchronized (this) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " call notify()");
            // 唤醒当前等待的线程
            notify();
        }
    }
}

public class WaitTest {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadA t1 = new ThreadA("t1");
        synchronized (t1) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start t1");
                // 启动“线程t1”，使其进入就绪状态
                t1.start();
                //阻塞当前正在执行的线程，并释放其上的同步锁资源
                t1.wait();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continue");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运行结果：

main start t1
t1 call notify()
main continue

 注意：(1)notify(), wait()依赖于“同步锁”，而“同步锁”是对象锁持有，并且每个对象有且仅有一个。这就是为什么notify(), wait()等函数定义在Object类，而不是Thread类中的原因。
            (2 )这两个方法只能在synchronized同步代码块中调用。

1.2 sleep()方法

sleep() 是定义在Thread类中的静态方法，它的作用是让当前线程会由“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。它和wait()方法的区别：

• 这两个方法来自不同的类分别是Thread和Object
• 最主要是sleep方法没有释放当前线程持有的锁，而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法(锁代码块和方法锁)。
• wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用(使用范围)
• sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常

sleep()的用法实例：

// SleepTest.java的源码
class ThreadA extends Thread{
    public ThreadA(String name){
        super(name);
    }
    public synchronized void run() {
        try {
            for(int i=0; i <10; i++){
                System.out.printf("%s: %d\n", this.getName(), i);
                // i能被4整除时，休眠100毫秒
                if (i%4 == 0)
                    Thread.sleep(100);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
} 

public class SleepTest{
    public static void main(String[] args){
        ThreadA t1 = new ThreadA("t1");
        t1.start();
    }
}

运行结果：

t1: 0
t1: 1
t1: 2
t1: 3
t1: 4
t1: 5
t1: 6
t1: 7
t1: 8
t1: 9

1.3 yield()方法

yield()是定义在Thread类中的静态方法，作用是让当前线程让步。即让当前线程由“运行状态”进入到“就绪状态”，从而让同优先级或更高优先级的线程有执行机会。但是，并不能保证在当前线程调用yield()方法之后，具有相同优先级的其它线程就一定能获得执行机会，也有可能是当前线程又进入到“运行状态”继续运行。

yield()用法实例：

// YieldTest.java的源码
class ThreadA extends Thread{
    public ThreadA(String name){
        super(name);
    }
    public synchronized void run(){
        for(int i=0; i <10; i++){
            System.out.printf("%s [%d]:%d\n", this.getName(), this.getPriority(), i);
            // i整除4时，调用yield
            if (i%4 == 0)
                Thread.yield();
        }
    }
} 

public class YieldTest{
    public static void main(String[] args){
        ThreadA t1 = new ThreadA("t1");
        ThreadA t2 = new ThreadA("t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果：

t1 [5]:0
t2 [5]:0
t1 [5]:1
t1 [5]:2
t1 [5]:3
t1 [5]:4
t1 [5]:5
t1 [5]:6
t1 [5]:7
t1 [5]:8
t1 [5]:9
t2 [5]:1
t2 [5]:2
t2 [5]:3
t2 [5]:4
t2 [5]:5
t2 [5]:6
t2 [5]:7
t2 [5]:8
t2 [5]:9

结果说明：
“线程t1”在能被4整数的时候，并没有切换到“线程t2”。这表明，yield()虽然可以让线程由“运行状态”进入到“就绪状态”；但是，它不一定会让其它线程获取CPU执行权(即，其它线程进入到“运行状态”)，即使这个“其它线程”与当前调用yield()的线程具有相同的优先级。

1.4 join() 方法

join()是定义在Thread类中的实例方法，它的作用是等待调用该方法的线程执行完毕，其它线程才能获得执行机会。

join()的用法实例：

// JoinTest.java的源码
public class JoinTest{ 

    public static void main(String[] args){
        try {
            ThreadA t1 = new ThreadA("t1"); // 新建“线程t1”

            t1.start();                     // 启动“线程t1”
            t1.join();                        // 将“线程t1”加入到“主线程main”中，并且“主线程main()会等待它的完成”
            System.out.printf("%s finish\n", Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    } 

    static class ThreadA extends Thread{

        public ThreadA(String name){
            super(name);
        }
        public void run(){
            System.out.printf("%s start\n", this.getName()); 

            // 延时操作
            for(int i=0; i <1000000; i++)
               ;

            System.out.printf("%s finish\n", this.getName());
        }
    }
}

运行结果：

t1 start
t1 finish
main finish

总结：这四个方法中前三个都是针对当前线程的操作，与调用它的线程无关，只有最后一个方法是让调用该方法的线程执行完毕。