Java多线程之sleep,wait,join和yield关键字，以及线程的关闭

Posted 2023-01-22 microhex

在java或者android中，使用Thread和Runnable就可以玩多线程了，这个成本比较低，也没什么好说的，今天主要是针对多线程中主要的关键字wait，sleep，join和yield做个笔记，加强一下印象。

wait

wait方法一般都是和notity()或者notifyAll()成对出现的。当某个线程执行到wait()方法时，它就进入到一个和该对象相关的等待池中，同时失去了对象的锁功能，使得其他线程可以访问该对象。用户可以使用notify或者notifyAll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程。wait，notify和notifyAll方法都必须放在synchronized 代码块中，否则就会报java.lang.IllegalMonitorStateException。
　　下面的例子中，在主线程中会存在一个waitObject对象使用wait方法进行等待，而开启子线程睡眠3秒之后，notifyAll该waitObject对象，使得主线程继续执行：

private static Object waitObject = new Object();
	
	public static void main(String[] args) 
		System.out.println("主线程开始运行");
		WaitThread thread = new WaitThread();
		thread.start();
		
		long t1 = System.currentTimeMillis();
		try
			synchronized(waitObject) 
				System.out.println("主线程等待");
				waitObject.wait();
				System.out.println("主线程等待结束");
			
		catch(Exception e)
			e.printStackTrace();
		
		
		long t2 = System.currentTimeMillis();
		
		System.out.println("最终时间为:" + (t2 - t1));
		
	
	
	//定义等待线程
	static class WaitThread extends Thread
		@Override
		public void run() 
			System.out.println("进入子线程run方法");
			try
				sleep(3000);
				synchronized(waitObject) 
					waitObject.notifyAll();
					System.out.println("子线程notifyAll结束");
				
			catch(Exception e) 
				e.printStackTrace();
			
		
	

程序运行的结果为：

可见wait和notity可用于等待机制的实现，当条件不满足时进行等待，一旦条件满足，则notity或者notifyAll唤醒等待线程继续执行。经典的消费者-生产者模式可以使用wait和notity进行设计。

join

等待目标线程执行完成之后再继续执行。说的比较含糊，还是来看看例子吧。下面有两个工作子线程，都需要进行2s的耗时才能完成任务：

public static void main(String[] args) throws Exception 
		Thread t1 = new WorkThread("work1");
		Thread t2 = new WorkThread("work2");
		
		t1.start();
		//t1.join();
		
		t2.start();
		//t2.join();
		
		System.out.println("当前主线程结束");
	
	
	//工作线程
	static class WorkThread extends Thread
		
		public WorkThread(String name)
			super(name);
		
		
		@Override
		public void run() 
				try 
					sleep(2000);
				 catch (InterruptedException e) 
					e.printStackTrace();
				
				System.out.println("the current thread is " + getName());
			
	

首先先注释掉join方法，直接运行，可以看到的结果如下图：

我们可以看到，主线程首先执行完成，而后两个子线程分别执行完成，现在我们打开我们的t1.join()和t2.join()方法，得出的结果为：

程序执行的顺序是 t1->t2->main thread，相当于三个程序的串联执行，这也就是join的作用，一旦某个线程使用了join，那么它就先执行完毕，其他线程才有机会继续执行。

yield

线程礼让。使用yield方法的线程将由运行状态转变为就绪状态，也就是让出执行的状态，让其他线程得以优先执行，但是其他线程未必一定是有限执行的。简单通俗一点，就是线程先等着，我会让其他线程有优先的机会去运行。下面的例子可以简单说明问题：有两个单独的子线程t1,t2分别独自运行，t1中run遍历到4时，会执行yield方法，那么我们的猜测就是此时t1将会变回就绪状态，不再抢夺CPU资源，等到其他线程执行完毕后，再次从就绪状态变为运行状态，从而完成以后的任务。代码如下：

public static void main(String[] args) 
		//线程t1运行到4时 会执行yield方法
		Thread t1 = new YieldClass("线程1",4);
		//线程t2将一直运行下去
		Thread t2 = new YieldClass("线程2",-1);
		
		t1.start();
		t2.start();
		
		System.out.println("主线程结束");
	
	
	static class YieldClass extends Thread
		
		public int mIndex ;
		
		public YieldClass(String name ,int index) 
			super(name);
			this.mIndex = index;
		
		
		@Override
		public void run() 
			for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) 
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i);
				if(i == mIndex) 
					yield();
				
			
				
	
	

我们来看运行的效果图：

可以看到图中，t1和t2先并行运行，可是当t1运行到4时，由于执行了yield方法，此时t1将会变为就绪状态，t2线程会执行下去，t2线程执行完成之后，t1才会继续执行，跟我们预想的方式是一样的。

sleep

sleep方法是我们平常用得最多的，它是Thread的静态函数，作用是使得调用的Thread进入休眠状态。由于是Static修饰的方法，因此不能修改对象的锁机制，所以当一个synchronized块中调用了sleep方法，线程虽然休眠了，但是对象的锁机制并没有被释放。其他线程将会无法访问到这个对象。下面举个例子：有两个子线程，一个需要睡眠3s，另一个不需要睡眠，两个子线程都使用了synchronized块，我们来看看两个线程结束之后所用的时间，代码如下：

public class TestSleep 

	private static Object mLock = new Object();
	
	public static void main(String[] args) 
		Thread t1 = new SleepThread();
		Thread t2 = new WordThread() ;
		
		t1.start();
		
		t2.start();
		
		System.out.println("-----主线程执行完成-----"+ System.currentTimeMillis());
	
	
	static class SleepThread extends Thread 
		@Override
		public void run() 
			synchronized(mLock)
				try 
					sleep(3000);
				 catch (InterruptedException e) 
					e.printStackTrace();
				
				
				System.out.println("----睡眠线程执行完成-----" + System.currentTimeMillis());
			
		
	
	
	static class WordThread extends Thread
		
		@Override
		public void run() 
			synchronized (mLock) 
				System.out.println("----工作线程执行完成-----" + System.currentTimeMillis());
			
		
	

结果为：

我们发现了睡眠线程和工作线程几乎都是等待了3秒之后才结束的，这就表明了sleep引用了对象锁，其他线程将无法访问该对象了。我们去掉synchronized代码块，再来看一次结果：

我们发现睡眠线程和主线程几乎同时完成工作，只有睡眠线程睡眠3秒之后才结束工作，由于没有引用相同的对象，线程之间不影响各自的工作，此时就不存在同步的问题了。

线程的关闭

线程Thread提供了一个stop()方法，但是在1.2已经被注释为过时了。如下面例子：

        Thread thread = new Thread(() -> 
            for (int i = 0; i < 2_000_000; i++) 
                System.out.println("i:" + i);
            
        );

        thread.start();

        try 
            Thread.sleep(40);
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        

        thread.stop();
    

使用stop()方法可以瞬间结束线程，但是在1.2之后就已经被认为过时了，主要是因为安全问题，使用Thread.stop()方法会直接释放所有的monitors(监视器，wait和join方法中所理解的锁，就是可以理解为monitors)。一旦这些monitors被完全释放，多线程中需要使用到monitors都会出现问题。那么该如何正确的关闭线程呢？
其实Thread.提供了

thread.interrupt();

interrupt方法只是给当前线程设置了一个打断的标致，而需要用

Thread.interrupted()

来判断当前线程是否被打断。
那么正确的线程结束方法应该为：

        Thread thread = new Thread()
            @Override
            public void run() 
                for (int i = 0; i < 2_000_000; i++) 
                    if(interrupted())
                        //这里判断线程是否被打断 进而写自己的逻辑结束线程
                        break;
                    
                    System.out.println("i:" + i);
                
            
        ;

        thread.start();

        try 
            Thread.sleep(400);
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        
        
        //thread.stop();
        
        thread.interrupt();

而对于InterruptedException，可以查看一下源码参考，它只会发生在线程的等待时，睡眠时或者被占用时才会被抛出的异常，本身没有太多的意义，只是一个线程的应该被打断，但此时它却正在做其他的事情。

好了，今天基本上就说到这里了，由于以前很少了解这些东西，以致很多关于多线程方面的东西都看得不是很懂，今天算是个入门吧。