Java 线程状态切换图 join,yield,sleep,wait

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Java 线程状态切换图

关于 Monitor

Monitor 是 Java 中用来实现线程间互斥与协作的主要手段,可以看成是对象或类的锁。
每个对象或类有且仅有一个 Monitor,在每个时刻,该 Monitor 只能被一个线程拥有,即 Active Thread。

Java 线程调度算法

Java 的线程调度是不分时的,采用抢占式调度模型:

  • 优先让优先级高的线程占用 CPU
  • 若优先级相同,则随机选择一个线程占用 CPU

如果明确希望一个线程给另一个线程运行的机会,可采用如下方式改变优先级:

  • 当前运行状态的线程调用 Thread.yield(),进入 Ready 状态
  • 当前运行状态的线程调用 Thread.sleep(1000),进入 阻塞 Blocked 状态
  • 当前运行状态的线程在,另一个线程调用 join()

线程的上下文 Context 切换

当线程被抢占时,发生上下文 Context 切换。
如果线程属于相同的进程,共享相同的地址空间,则上下文切换的多数信息对于线程不需要。

join() 方法

先看下面的代码:

public class Join_Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyThread t = new MyThread();
        t.start();

        System.out.println("Main Thread end");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("MyThread start");

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        System.out.println("MyThread end");
    }
}

上述的代码,在主线程中启动了子线程 t 后,主线程会继续执行,因此可能出现的输出如下:

MyThread start
Main Thread end
MyThread end

join() 方法用于控制不同线程间的执行顺序。使得当前线程阻塞,直至新加入的线程执行结束。
如果在 t.start(); 之后加上 t.join();,则主线程会等待子线程 t 执行结束才继续执行。输出如下:

MyThread start
MyThread end
Main Thread end

join() 方法也可以跟一个参数 public final synchronized void join(long millis)

Waits at most millis milliseconds for this thread to die. A timeout of 0 means to wait forever.

例如 t.join(100) 表示主线程最多阻塞 100 毫秒。在上面的例子中,线程 t 执行完需要 1000 毫秒,因此 t.join(100) 会导致主线程不会等到线程 t 执行完,就继续执行。

t.join(0) 等同于 t.join()

示例:如下的代码可以确保三个子线程按照 t1 t2 t3 的顺序依次执行:

public class Join_Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MyThread t1 = new MyThread();
        MyThread t2 = new MyThread();
        MyThread t3 = new MyThread();

        t1.start();
        t1.join();

        t2.start();
        t2.join();

        t3.start();
        t3.join();
    }
}

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
    }
}

输出如下:

Thread-0 start
Thread-0 end
Thread-1 start
Thread-1 end
Thread-2 start
Thread-2 end

Thread.yield() 方法 VS Thread.sleep() 方法

  • 参数:
    • Thread.yield() 方法没有参数
    • Thread.sleep() 方法需要参数 毫秒,例如 1000,表示阻塞 1000 毫秒后进入 Ready 状态
  • 线程状态的转变:
    • Thread.yield() 方法会导致当前线程从执行状态转变为 Ready 状态
    • Thread.sleep() 方法会导致当前线程从执行状态转变为 阻塞 Blocked 状态
  • 是否会抛出异常:
    • Thread.yield() 方法不会抛出异常
    • Thread.sleep() 方法会抛出异常,因此需要 try - catch
  • Thread.yield() 只会使得 相同或者更高优先级 的其他线程进入运行状态
  • Thread.sleep() 方法不考虑优先级,任何的其他线程都可能会进入运行状态

Thread.sleep() 方法 VS obj.wait() 方法

  • 参数:
    • Thread.sleep() 方法需要参数 毫秒,例如 1000,表示阻塞 1000 毫秒后进入 Ready 状态
    • obj.wait() 方法可以不带参数,也可以带参数
      • 带参数毫秒,例如 1000,表示 在 Waiting Pool 状态中等待 1000 毫秒后进入 Waiting for monitor entry 状态
      • 不带参数,表示 在 Waiting Pool 状态中永久等待,直至其他线程中调用 obj.notify() 或者 obj.notifyAll(),随后进入 Waiting for monitor entry 状态
  • 所在类:
    • Thread.sleep() 方法在 Thread 类中,属于静态方法
    • obj.wait() 方法在 Object 类中,任何一个对象都可以调用 wait()
  • 目的:
    • Thread.sleep() 方法用于线程控制自身流程
    • obj.wait() 方法用于线程间通信
  • 线程状态的转变:
    • Thread.sleep() 方法会导致当前线程从执行状态转变为 阻塞 Blocked 状态
    • obj.wait() 方法会导致当前线程从执行状态转变为Waiting Pool 状态
  • 锁:
    • Thread.sleep() 方法不会释放锁
    • obj.wait() 方法会释放锁
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