当前位置:首页 » 《随便一记》 » 正文

Java——线程睡眠全方位解析

15 人参与  2024年02月20日 15:56  分类 : 《随便一记》  评论

点击全文阅读


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。


点击全文阅读


本文链接:http://zhangshiyu.com/post/69219.html

<< 上一篇 下一篇 >>

  • 评论(0)
  • 赞助本站

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

关于我们 | 我要投稿 | 免责申明

Copyright © 2020-2022 ZhangShiYu.com Rights Reserved.豫ICP备2022013469号-1