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 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() {@Overridepublic 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 Conditionfinal 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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。