resume suspend wait sleep

爲了解決對共享存儲區的訪問衝突,Java 引入了同步機制,現在讓我們來考察多個線程對共享資源的訪問,顯然同步機制已經不夠了,因爲在任意時刻所要求的資源不一定已經準備好了被訪問,反過來,同一時刻準備好了的資源也可能不止一個。爲了解決這種情況下的訪問控制問題,Java 引入了對阻塞機制的支持。

      阻塞指的是暫停一個線程的執行以等待某個條件發生(如某資源就緒),學過操作系統的同學對它一定已經很熟悉了。Java 提供了大量方法來支持阻塞,下面讓我們逐一分析。

1. sleep() 方法:

1)   sleep() 允許 指定以毫秒爲單位的一段時間作爲參數,它使得線程在指定的時間內進入阻塞狀態,不能得到CPU 時間,指定的時間一過,線程重新進入可執行狀態。

2)    當調用sleep ()函數後,線程不會釋放它的“鎖標誌”。
典型地,sleep() 被用在等待某個資源就緒的情形:測試發現條件不滿足後,讓線程阻塞一段時間後重新測試,直到條件滿足爲止。

2. suspend() 和 resume() 方法:兩個方法配套使用,suspend()使得線程進入阻塞狀態,並且不會自動恢復,必須其對應的resume() 被調用,才能使得線程重新進入可執行狀態。典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一個線程產生的結果的情形:測試發現結果還沒有產生後,讓線程阻塞,另一個線程產生了結果後,調用 resume() 使其恢復。


3. yield() 方法:yield() 使得線程放棄當前分得的 CPU 時間,但是不使線程阻塞,即線程仍處於可執行狀態,隨時可能再次分得 CPU 時間。調用 yield() 的效果等價於調度程序認爲該線程已執行了足夠的時間從而轉到另一個線程。yield()只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()只能使同優先級的線程有執行的機會。


4. wait() 和 notify() 方法:兩個方法配套使用,wait() 使得線程進入阻塞狀態,它有兩種形式,

一種允許 指定以毫秒爲單位的一段時間作爲參數;另一種沒有參數,前者當對應的 notify() 被調用或者超出指定時間時線程重新進入可執行狀態,後者則必須對應的 notify() 被調用。當調用wait()後,線程會釋放掉它所佔有的“鎖標誌”,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()因爲會對對象的“鎖標誌”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。


 

關於 wait() 和 notify() 方法最後再說明兩點:


第一:調用 notify() 方法導致解除阻塞的線程是從因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機選取的,我們無法預料哪一個線程將會被選擇,所以編程時要特別小心,避免因這種不確定性而產生問題。

第二:除了 notify(),還有一個方法 notifyAll() 也可起到類似作用,唯一的區別在於,調用 notifyAll() 方法將把因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的所有線程一次性全部解除阻塞。當然,只有獲得鎖的那一個線程才能進入可執行狀態。


談到阻塞,就不能不談一談死鎖,略一分析就能發現,suspend() 方法和不指定超時期限的 wait() 方法的調用都可能產生死鎖。遺憾的是,Java 並不在語言級別上支持死鎖的避免,我們在編程中必須小心地避免死鎖。


初看起來它們與 suspend() 和 resume() 方法對沒有什麼分別,但是事實上它們是截然不同的。區別的核心在於,前面敘述的所有方法,阻塞時都不會釋放佔用的鎖(如果佔用了的話),而這一對方法則相反。

上述的核心區別導致了一系列的細節上的區別。

首先,前面敘述的所有方法都隸屬於 Thread 類,但是這一對卻直接隸屬於 Object 類,也就是說,所有對象都擁有這一對方法。初看起來這十分不可思議,但是實際上卻是很自然的,因爲這一對方法阻塞時要釋放佔用的鎖,而鎖是任何對象都具有的,調用任意對象的 wait() 方法導致線程阻塞,並且該對象上的鎖被釋放。而調用 任意對象的notify()方法則導致因調用該對象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機選擇的一個解除阻塞(但要等到獲得鎖後才真正可執行)。

其次,前面敘述的所有方法都可在任何位置調用,但是這一對方法卻必須在 synchronized 方法或塊中調用,理由也很簡單,只有在synchronized 方法或塊中當前線程才佔有鎖,纔有鎖可以釋放。同樣的道理,調用這一對方法的對象上的鎖必須爲當前線程所擁有,這樣纔有鎖可以釋放。因此,這一對方法調用必須放置在這樣的 synchronized 方法或塊中,該方法或塊的上鎖對象就是調用這一對方法的對象。若不滿足這一條件,則程序雖然仍能編譯,但在運行時會出現IllegalMonitorStateException 異常。


wait() 和 notify() 方法的上述特性決定了它們經常和synchronized 方法或塊一起使用,將它們和操作系統的進程間通信機制作一個比較就會發現它們的相似性:synchronized方法或塊提供了類似於操作系統原語的功能,它們的執行不會受到多線程機制的干擾,而這一對方法則相當於 block 和wakeup 原語(這一對方法均聲明爲 synchronized)。它們的結合使得我們可以實現操作系統上一系列精妙的進程間通信的算法(如信號量算法),並用於解決各種複雜的線程間通信問題。
文章出處:DIY部落(http://www.diybl.com/course/3_program/java/javajs/20090407/164526.html)

 

 

 

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只爲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,如果這個狀態爲真,就一直運行,如果外界更改了這個狀態變量,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()只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()只能使同優先級的線程有執行的機會。 

當調用wait()後,線程會釋放掉它所佔有的"鎖標誌",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()因爲會對對象的"鎖標誌"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,但尚未被啓動,所以無法執行。如通過new產生了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啓動它。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啓動它;也可能它已正在執行。如執行了一個線程對象的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,只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"鎖標誌"。 
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) 
       } 

運行結果爲: 
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值不爲0,所以執行else中的語句。 
ii.    也許你會問,那執行代碼(2)後爲什麼不會使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)都只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。爲什麼會這樣呢?也許你會認爲,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()函數只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"鎖標誌"。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啓動,因爲當前對象的"鎖標誌" 仍被代碼(5)所產生的線程佔有。 
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"鎖標誌"。 
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) 
       } 

運行結果爲: 
t1 : 0 
t1 : 1 
t1 : 2 
t1 : 0 
t1 : 1 
t1 : 2 
由結果可證明,雖然在run()中執行了sleep(),但是它不會釋放對象的"鎖標誌",所以除非代碼(1)的線程執行完run()函數並釋放對象的"鎖標誌",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,結果將變爲: 
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線程被啓動。 
               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(); 
       } 
   } 
運行結果爲: 
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調用了sleep(200),而線程t2調用了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纔打印一次。 
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。所以調用了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"鎖標誌"。 
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) 
       } 

運行結果爲: 
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"鎖標誌"。 
               如果把代碼(1)註釋掉,並去掉代碼(2)的註釋,結果爲: 
t1 : 0 
t1 : 1 
t2 : 0 
t1 : 2 
t2 : 1 
t1 : 3 
t2 : 2 
t2 : 3 
從結果可知,雖然t1線程調用了yield(),但它馬上又被執行了。 
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()只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()只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(); 
       } 

運行結果爲: 
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,結果爲: 
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(); 
       } 

運行結果爲: 










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。第二種形式爲不帶參數,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,並把它放到鎖標誌等待池中;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,並把它們放到鎖標誌等待池中。 
3) 當調用wait()後,線程會釋放掉它所佔有的"鎖標誌",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) 


運行結果爲: 
t2 shareVar = 5 
因爲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),結果爲: 
t1 shareVar = 5 
t1 shareVar = 10 
這是因爲,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。接着,代碼(2)的線程執行run(),由於此時shareVar 值爲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,它接着執行 for()循環一直到shareVar=10,然後打印shareVar。 
3.2 wait()、notify()和synchronized 
waite ()和notify()因爲會對對象的"鎖標誌"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(); 


運行結果爲: 
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佔有的"鎖標誌",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佔有的"鎖標誌"。 
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 這兩組函數的取捨 
Java2已不建議使用後一組函數。因爲在調用wait()時不會釋放當前線程所取得的"鎖標誌",這樣很容易造成"死鎖"。

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