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.sleepTimeUnitwaitConditionLockSupport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 InterruptedExceptionpublic 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();
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 } }}
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 1final Condition condition = lock.newCondition();// 创建 Condition 2final 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:
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。