Java——线程睡眠全方位解析

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.sleep
TimeUnit
wait
Condition
LockSupport

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 InterruptedException
public 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 1
final Condition condition = lock.newCondition();
// 创建 Condition 2
final 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。

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Java——线程睡眠全方位解析

线程睡眠的方法：

方法1：Thread.sleep

方法2：TimeUnit

方法3：wait

方法4：Condition

方法5：LockSupport

方法总结

线程睡眠的作用

线程睡眠的注意事项

1. InterruptedException异常

2. 线程睡眠不会释放锁

3. 睡眠时间应尽量短

4. 时间单位要选对

5. 线程睡眠不能保证精确

线程睡眠的应用场景

1. 定时器和倒计时器

2. 多线程并发控制

3. 提高程序的运行效率

总结：

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