一張圖搞清楚wait、sleep、join、yield四者區別，面試官直接被征服！

JavaBuild發表於2024-03-14
AI面試

寫在開頭

線上程的生命週期中，不同狀態之間切換時，可以透過呼叫sleep()、wait()、join()、yield(）等方法進行執行緒狀態控制，針對這一部分知識點，面試官們也會做做文章，比如問你這些方法的作用以及之間的區別。

那麼今天我們就一起來總結一下這幾個方法的作用及區別，先畫一個思維導圖梳理一下，便於理解與記憶，爭取在被問到這個點時徹底征服面試官！（圖片可儲存常看哈）
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sleep()

sleep()是Thread類中的一個靜態本地方法，透過設定方法中的時間引數，使呼叫它的執行緒休眠指定時間，執行緒從RUNNING狀態轉為BLOCKED狀態，這個過程中會釋放CPU資源，給其他執行緒執行機會時不考慮執行緒的優先順序，但如果有同步鎖則sleep不會釋放鎖即其他執行緒無法獲得同步鎖，需要注意的是sleep()使用時要處理異常。休眠時間未到時，可透過呼叫interrupt()方法來喚醒休眠執行緒。

【程式碼示例1】

try {//sleep會發生異常要顯示處理
    Thread.sleep(20);//暫停20毫秒
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

為什麼sleep()放在Thread類中

答：因為sleep是執行緒級別的休眠，不涉及到物件類，只是讓當前執行緒暫停，進入休眠狀態，並不釋放同步鎖資源，也不需要去獲得物件鎖。

wait()

wait() 是Object類的成員本地方法，會讓持有物件鎖的執行緒釋放鎖，進入執行緒等待池中等待被再次喚醒(notify隨機喚醒，notifyAll全部喚醒，執行緒結束自動喚醒)即放入鎖池中競爭同步鎖，同時釋放CPU資源，它的呼叫必須在同步方法或同步程式碼塊中執行，也需要捕獲 InterruptedException 異常。

【程式碼示例2】

//同步程式碼塊
 synchronized (obj) {
     System.out.println("obj to wait on RunnableImpl1");
     try {
         obj.wait();
     } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     System.out.println("obj continue to run on RunnableImpl1");
 }

為什麼wait()是Object的方法

答：每個物件都擁有物件鎖，wait的作用是釋放當前執行緒所佔有的物件鎖，自然是要操作對應的Object而不是Thread，因此wait要放入到Object中。

join()

join()同樣是Thread中的一個方法，呼叫join的執行緒擁有優先使用CPU時間片的權利，其他執行緒需要等待join()呼叫執行緒執行結束後才能繼續執行，探索其底層會發現，它的底層是透過wait()進行實現，因此它也需要處理異常。

【程式碼示例3】

//建立TestRunnable類
TestRunnable mr = new TestRunnable();
//建立Thread類的有參構造,並設定執行緒名
Thread t1 = new Thread(mr, "t1");
Thread t2 = new Thread(mr, "t2");
Thread t3 = new Thread(mr, "t3");
//啟動執行緒
t1.start();
try {
    t1.join(); //等待t1執行完才會輪到t2，t3搶
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
t2.start();
t3.start();

我們跟進join()方法內部會發現，其底層主要透過wait()實現，其中引數代表等待當前執行緒最多執行 millis 毫秒，如果 millis 為 0，則會一直執行，直至完成，其他執行緒才會繼續向下；

【原始碼示例1】

    public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException {
        long base = System.currentTimeMillis();
        long now = 0;

        if (millis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }

        if (millis == 0) {
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {
            while (isAlive()) {
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) {
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

yield()

yield()是Thread的一個靜態方法，它的呼叫不需要傳入時間引數，並且yield() 方法只會給相同優先順序或更高優先順序的執行緒執行的機會，並且呼叫yield的執行緒狀態會轉為就緒狀態，呼叫yield方法只是一個建議，告訴執行緒排程器我的工作已經做的差不多了，可以讓別的執行緒使用CPU了，沒有任何機制保證採納。所以可能它剛讓出CPU時間片，又被執行緒排程器分配了一個時間片繼續執行了。使用時不需要處理異常。

【程式碼示例4】

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(Test::printNumbers, "小明");
        Thread thread2 = new Thread(Test::printNumbers, "小華");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
    private static void printNumbers() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);

            // 當 i 是偶數時，當前執行緒暫停執行
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 讓出控制權...");
                Thread.yield();
            }
        }
    }
}

輸出：

小明: 1
小華: 1
小華: 2
小明: 2
小明 讓出控制權...
小華 讓出控制權...
小明: 3
小明: 4
小明 讓出控制權...
小明: 5
小華: 3
小華: 4
小華 讓出控制權...
小華: 5

總結

上文中，我們結合程式碼示例，對這個四個方法進行了詳細介紹，下面我們以sleep()為參照，進行對比總結：

（1）sleep()與wait()的區別？

  1. sleep() 是 Thread 類的靜態本地方法；wait() 是Object類的成員本地方法；
  2. JDK1.8 sleep() wait() 均需要捕獲 InterruptedException 異常；
  3. sleep() 方法可以在任何地方使用；wait() 方法則只能在同步方法或同步程式碼塊中使用；
  4. sleep() 會休眠當前執行緒指定時間，釋放 CPU 資源，不釋放物件鎖，休眠時間到自動甦醒繼續執行；wait() 方法放棄持有的物件鎖，進入等待佇列，當該物件被呼叫 notify() / notifyAll() 方法後才有機會競爭獲取物件鎖，進入執行狀態。

（2）sleep()與yield()的區別？

  1. sleep() 方法給其他執行緒執行機會時不考慮執行緒的優先順序；yield() 方法只會給相同優先順序或更高優先順序的執行緒執行的機會；
  2. sleep() 方法宣告丟擲 InterruptedException；yield() 方法沒有宣告丟擲異常；
  3. 執行緒執行 sleep() 方法後進入超時等待狀態；執行緒執行 yield() 方法轉入就緒狀態，可能馬上又得得到執行；
  4. sleep() 方法需要指定時間引數；yield() 方法出讓 CPU 的執行權時間由 JVM 控制。

（3）sleep()與join()的區別？

  1. JDK1.8 sleep() join() 均需要捕獲 InterruptedException 異常；
  2. sleep()是Thread的靜態本地方法，join()是Thread的普通方法；
  3. sleep()不會釋放鎖資源，join()底層是wait方法，會釋放鎖。

結尾彩蛋

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