線程的yield(),sleep()以及wait()的區別 – JAVA編程語言程序開發技術文章

從操作系統的角度講,os會維護一個ready queue(就緒的線程隊列)。並且在某一時刻cpu隻為ready queue中位於隊列頭部的線程服務。
但是當前正在被服務的線程可能覺得cpu的服務質量不夠好,於是提前退出,這就是yield。
或者當前正在被服務的線程需要睡一會,醒來後繼續被服務,這就是sleep。
sleep方法不推薦使用,可用wait。
線程退出最好自己實現,在運行狀態中一直檢驗一個狀態,如果這個狀態為真,就一直運行,如果外界更改瞭這個狀態變量,那麼線程就停止運行。
sleep()使當前線程進入停滯狀態,所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會執行;yield()隻是使當前線程重新回到可執行狀態,所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後馬上又被執行。
sleep()可使優先級低的線程得到執行的機會,當然也可以讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會;yield()隻能使同優先級的線程有執行的機會。
當調用wait()後,線程會釋放掉它所占有的“鎖標志”,從而使線程所在對象中的其它synchronized數據可被別的線程使用。
waite ()和notify()因為會對對象的“鎖標志”進行操作,所以它們必須在synchronized函數或synchronized block中進行調用。如果在non-synchronized函數或non-synchronized block中進行調用,雖然能編譯通過,但在運行時會發生IllegalMonitorStateException的異常。
 
徹底明白多線程通信機制:
  線程間的通信
1.    線程的幾種狀態
線程有四種狀態,任何一個線程肯定處於這四種狀態中的一種:
1)   產生(New):線程對象已經產生,但尚未被啟動,所以無法執行。如通過new產生瞭一個線程對象後沒對它調用start()函數之前。
2)  可執行(Runnable):每個支持多線程的系統都有一個排程器,排程器會從線程池中選擇一個線程並啟動它。當一個線程處於可執行狀態時,表示 它可能正處於線程池中等待排排程器啟動它;也可能它已正在執行。如執行瞭一個線程對象的start()方法後,線程就處於可執行狀態,但顯而易見的是此時 線程不一定正在執行中。
3)   死亡(Dead):當一個線程正常結束,它便處於死亡狀態。如一個線程的run()函數執行完畢後線程就進入死亡狀態。
4)   停滯(Blocked):當一個線程處於停滯狀態時,系統排程器就會忽略它,不對它進行排程。當處於停滯狀態的線程重新回到可執行狀態時,它有可 能重新執行。如通過對一個線程調用wait()函數後,線程就進入停滯狀態,隻有當兩次對該線程調用notify或notifyAll後它才能兩次回到可 執行狀態。
2.    class Thread下的常用函數函數
2.1    suspend()、resume()
1)    通過suspend()函數,可使線程進入停滯狀態。通過suspend()使線程進入停滯狀態後,除非收到resume()消息,否則該線程不會變回可執行狀態。
2)    當調用suspend()函數後,線程不會釋放它的“鎖標志”。
例11:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            if(shareVar==0){
                for(int i=0; i<5; i++){
                    shareVar++;
                    if(shareVar==5){
                        this.suspend(); //(1)
                    }
                }
            }
            else{
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
                this.resume(); //(2)
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start(); //(5)
            //t1.start(); //(3)
            t2.start(); //(4)
        }
}
運行結果為:
t2 shareVar = 5
i.    當代碼(5)的t1所產生的線程運行到代碼(1)處時,該線程進入停滯狀態。然後排程器從線程池中喚起代碼(4)的t2所產生的線程,此時shareVar值不為0,所以執行else中的語句。
ii.     也許你會問,那執行代碼(2)後為什麼不會使t1進入可執行狀態呢?正如前面所說,t1和t2是兩個不同對象的線程,而代碼(1)和(2)都隻對當前對象 進行操作,所以t1所產生的線程執行代碼(1)的結果是對象t1的當前線程進入停滯狀態;而t2所產生的線程執行代碼(2)的結果是把對象t2中的所有處 於停滯狀態的線程調回到可執行狀態。
iii.    那現在把代碼(4)註釋掉,並去掉代碼(3)的註釋,是不是就能使t1重新回到可執行狀態 呢?運行結果是什麼也不輸出。為什麼會這樣呢?也許你會認為,當代碼(5)所產生的線程執行到代碼(1)時,它進入停滯狀態;而代碼(3)所產生的線程和 代碼(5)所產生的線程是屬於同一個對象的,那麼就當代碼(3)所產生的線程執行到代碼(2)時,就可使代碼(5)所產生的線程執行回到可執行狀態。但是 要清楚,suspend()函數隻是讓當前線程進入停滯狀態,但並不釋放當前線程所獲得的“鎖標志”。所以當代碼(5)所產生的線程進入停滯狀態時,代碼 (3)所產生的線程仍不能啟動,因為當前對象的“鎖標志”仍被代碼(5)所產生的線程占有。

 
2.2  sleep()
1)    sleep ()函數有一個參數,通過參數可使線程在指定的時間內進入停滯狀態,當指定的時間過後,線程則自動進入可執行狀態。
2)    當調用sleep ()函數後,線程不會釋放它的“鎖標志”。
例12:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<3; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                try{
                    Thread.sleep(100); //(4)
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start(); (1)
            t1.start(); (2)
            //t2.start(); (3)
        }
}
運行結果為:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
由結果可證明,雖然在run()中執行瞭sleep(),但是它不會釋放對象的“鎖標志”,所以除非代碼(1)的線程執行完run()函數並釋放對象的“鎖標志”,否則代碼(2)的線程永遠不會執行。
                如果把代碼(2)註釋掉,並去掉代碼(3)的註釋,結果將變為:
t1 : 0
t2 : 0
t1 : 1
t2 : 1
t1 : 2
t2 : 2
由於t1和t2是兩個對象的線程,所以當線程t1通過sleep()進入停滯時,排程器會從線程池中調用其它的可執行線程,從而t2線程被啟動。
                例13:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<5; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                try{
                    if(Thread.currentThread().getName().equals("t1"))
                        Thread.sleep(200);
                    else
                        Thread.sleep(100);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start();
            //t1.start();
            t2.start();
        }
    }
運行結果為:
t1 : 0
t2 : 0
t2 : 1
t1 : 1
t2 : 2
t2 : 3
t1 : 2
t2 : 4
t1 : 3
t1 : 4
由於線程t1調用瞭sleep(200),而線程t2調用瞭sleep(100),所以線程t2處於停滯狀態的時間是線程t1的一半,從從結果反映出來的就是線程t2打印兩倍次線程t1才打印一次。

2.3    yield()
1)    通過yield ()函數,可使線程進入可執行狀態,排程器從可執行狀態的線程中重新進行排程。所以調用瞭yield()的函數也有可能馬上被執行。
2)    當調用yield ()函數後,線程不會釋放它的“鎖標志”。
例14:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public synchronized void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                Thread.yield();
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.start();
            t1.start(); //(1)
            //t2.start(); (2)
        }
}
運行結果為:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
從結果可知調用yield()時並不會釋放對象的“鎖標志”。
                如果把代碼(1)註釋掉,並去掉代碼(2)的註釋,結果為:
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
從結果可知,雖然t1線程調用瞭yield(),但它馬上又被執行瞭。

2.4    sleep()和yield()的區別
1)    sleep()使當前線程進入停滯狀態,所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會執行;yield()隻是使當前線程重新回到可執行狀態,所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後馬上又被執行。
2)    sleep()可使優先級低的線程得到執行的機會,當然也可以讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會;yield()隻能使同優先級的線程有執行的機會。
例15:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.print(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(" : " + i);
                //Thread.yield(); (1)
                /* (2) */
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }

            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
            t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
            t1.start();
            t2.start();
        }
}
運行結果為:
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
由結果可見,通過sleep()可使優先級較低的線程有執行的機會。註釋掉代碼(2),並去掉代碼(1)的註釋,結果為:
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t2 : 0
t2 : 1
t2 : 2
t2 : 3
可見,調用yield(),不同優先級的線程永遠不會得到執行機會。
2.5    join()
使調用join()的線程執行完畢後才能執行其它線程,在一定意義上,它可以實現同步的功能。
例16:
    class TestThreadMethod extends Thread{
        public static int shareVar = 0;
        public TestThreadMethod(String name){
            super(name);
        }
        public void run(){
            for(int i=0; i<4; i++){
                System.out.println(" " + i);
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }
                catch(InterruptedException e){
                    System.out.println("Interrupted");
                }
            }
        }
    }
    public class TestThread{
        public static void main(String[] args){
            TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
            t1.start();
            try{
                t1.join();
            }
            catch(InterruptedException e){}
            t1.start();
        }
}
運行結果為:
 0
 1
 2
 3
 0
 1
 2
 3

 

3. class Object下常用的線程函數
wait()、notify()和notifyAll()這三個函數由java.lang.Object類提供,用於協調多個線程對共享數據的存取。
3.1 wait()、notify()和notifyAll()
1) wait()函數有兩種形式:第一種形式接受一個毫秒值,用於在指定時間長度內暫停線程,使線程進入停滯狀態。第二種形式為不帶參數,代表waite()在notify()或notifyAll()之前會持續停滯。
2) 當對一個對象執行notify()時,會從線程等待池中移走該任意一個線程,並把它放到鎖標志等待池中;當對一個對象執行notifyAll()時,會從線程等待池中移走所有該對象的所有線程,並把它們放到鎖標志等待池中。
3) 當調用wait()後,線程會釋放掉它所占有的“鎖標志”,從而使線程所在對象中的其它synchronized數據可被別的線程使用。
例17:
下面,我們將對例11中的例子進行修改
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
if(shareVar==0){
for(int i=0; i<10; i++){
shareVar++;
if(shareVar==5){
try{
this.wait(); //(4)
}
catch(InterruptedException e){}
}
}
}
if(shareVar!=0){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
this.notify(); //(5)
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start(); //(1)
//t1.start(); (2)
t2.start(); //(3)
}
}
運行結果為:
t2 shareVar = 5
因為t1和t2是兩個不同對象,所以線程t2調用代碼(5)不能喚起線程t1。如果去掉代碼(2)的註釋,並註釋掉代碼(3),結果為:
t1 shareVar = 5
t1 shareVar = 10
這 是因為,當代碼(1)的線程執行到代碼(4)時,它進入停滯狀態,並釋放對象的鎖狀態。接著,代碼(2)的線程執行run(),由於此時shareVar 值為5,所以執行打印語句並調用代碼(5)使代碼(1)的線程進入可執行狀態,然後代碼(2)的線程結束。當代碼(1)的線程重新執行後,它接著執行 for()循環一直到shareVar=10,然後打印shareVar。
3.2 wait()、notify()和synchronized
waite ()和notify()因為會對對象的“鎖標志”進行操作,所以它們必須在synchronized函數或synchronized block中進行調用。如果在non-synchronized函數或non-synchronized block中進行調用,雖然能編譯通過,但在運行時會發生IllegalMonitorStateException的異常。
例18:
class TestThreadMethod extends Thread{
public int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
new Notifier(this);
}
public synchronized void run(){
if(shareVar==0){
for(int i=0; i<5; i++){
shareVar++;
System.out.println("i = " + shareVar);
try{
System.out.println("wait……");
this.wait();
}
catch(InterruptedException e){}
}
}
}
}
class Notifier extends Thread{
private TestThreadMethod ttm;
Notifier(TestThreadMethod t){
ttm = t;
start();
}
public void run(){
while(true){
try{
sleep(2000);
}
catch(InterruptedException e){}
/*1 要同步的不是當前對象的做法 */
synchronized(ttm){
System.out.println("notify……");
ttm.notify();
}
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
t1.start();
}
}
運行結果為:
i = 1
wait……
notify……
i = 2
wait……
notify……
i = 3
wait……
notify……
i = 4
wait……
notify……
i = 5
wait……
notify……
4. wait()、notify()、notifyAll()和suspend()、resume()、sleep()的討論
4.1 這兩組函數的區別
1) wait()使當前線程進入停滯狀態時,還會釋放當前線程所占有的“鎖標志”,從而使線程對象中的synchronized資源可被對象中別的線程使用;而suspend()和sleep()使當前線程進入停滯狀態時不會釋放當前線程所占有的“鎖標志”。
2) 前一組函數必須在synchronized函數或synchronized block中調用,否則在運行時會產生錯誤;而後一組函數可以non-synchronized函數和synchronized block中調用。
4.2 這兩組函數的取舍
Java2已不建議使用後一組函數。因為在調用wait()時不會釋放當前線程所取得的“鎖標志”,這樣很容易造成“死鎖”。

作者“我的地盤”

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