java中sleep和wait的区别

在我们日常编写java代码的时候,总会遇到需要让程序暂停一段时间的需求。这个时候,我们最常使用的方法是Thread类的静态方法sleep方法。另外,我们也肯定知道,在Object类中也有一个实例方法wait,也可以实现一个程序暂停一段时间的目的。那么,这两种方式到底有什么区别呢?今天我们就来聊聊这个让很多多线程编程新手困惑的问题。

首先,从字面上去理解很简单。Thread类的静态方法sleep方法,意思很明确就是睡眠,该方法提供了两个重载方法如下:

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public static void sleep(long millis, int nanos)
    throws InterruptedException

从方法签名上我们不难发现,sleep方法的目的只有一个就是使当前线程睡眠指定的时间,仅此而已。当然,线程睡眠的这段时间是可以被中断的(调用该线程的interrupt()方法),这个时候线程便会从睡眠中醒来,并抛出InterruptedException异常。而InterruptedException是一个检查异常,我们在编写代码的时候必须对其进行处理,否则无法编译通过。

Object类的实例方法wait方法,意思就是等待。等待与睡眠的本质区别便wait是在等待外部的事件发生后的通知(notify,我们下面会聊到notify方法)。当然,如果调用的是带时间参数的wait方法,即便没有被通知,也会在指定的时间之后继续执行下面的流程。由于该方法是一个实例方法,因此,我们也必须在某一个实例化的对象上调用该方法。wait方法有三个重载方法:

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException;

从方法签名中,我们wait方法比sleep方法多了一个无参数的重载方法,这也就是说wait可以无限期的等待下去,直到被其他的线程通知;而sleep方法必须给定一个时间参数来指定线程的睡眠时间,因为程序不可能无限期的睡眠下去。

那么,我们再来看另外一个问题,为什么wait方法是Object的实例方法,而不像sleep方法一样作为某一个特定的类的静态方法存在呢?这里就不得不提到另一个java很重要的概念就是锁。在java的设计理念中, 任何对象都可以作为一个锁 ,只要该对象的实例方法被synchronized修饰或者该对象直接被synchronized修饰,如下面两种形式:

class MyObject {
    // 该方法执行时,MyObject对象便是一个锁,方法执行过程中当前线程获得锁
    public synchronized void methodA() {
        // ...
    }
}
Object lock = new Object(); // 这里可以使任何类对象,而不限于Object对象

public void testMethod() {
    // synchronized代码块执行时,当前前程获得了lock锁
    synchronized(lock) {
        // ...
    }
}

当然静态的方法也可以被synchronized修饰,这种情况下当前类的class对象便是一把锁,这里就不用代码说明了。

而wait方法如果在一个没有获得锁的方法中执行(或者说没有被synchronized修饰的代码块或方法中执行)时,会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException异常,这个非法的监视器状态异常,意思是告诉我们,在没有获得锁的情况下是不允许调用wait方法的。这里就引出了wait方法另一个特性:wait方法必须在synchronized修饰的代码块或方法中执行或者说wait方法必须在获得锁的代码块或方法中执行,意思是一样的。因此,wait方法肯定是和synchronized锁一起配合使用的,既然在java的设计理念中任何对象都可以作为一把锁,那么,任何对象都有可以被调用的wait方法就是理所当然的了。这也就解释了为什么wait方法是Object类的实例方法了。

这个时候,如果我们深究下去,为什么wait方法必须在获得锁的代码块或方法中执行呢?这就引出了另一个sleep和wait方法的另一个很大的不同点,那就是wait方法执行之后,程序暂停,当前线程释放锁;sleep方法执行之后,程序暂停,但当前线程如果持有锁的话不释放锁。当然sleep方法不像wait方法,sleep方法调用持有锁并不是必要条件。通过上面的描述,我们可以发现,wait方法是用来实现这样一种需求:某个线程以独的占方式持有一个资源(比如队列),做某个操作(比如向队列插入元素),如果满足一定条件(如队列未满)则继续操作,如果不满足这个条件(比如队列满了)则要等待一个特定的事件(队列有空闲的空间)发生后的通知才能继续操作。对,如果你猜到的话,有界阻塞队列便是这样的一个需求用例。而这里的所说通知也就是Object中提供的notify方法:

public final native void notify();
public final native void notifyAll();

至此,我想大家应该理解了wait和sleep的本质区别了,那就是:wait、notify和notifyAll以及synchronized锁一起配合用于实现这种持有资源、等待和通知的特殊需求用例;而sleep用于使当前线程暂停指定时间。这样看来sleep和wait就不是有些相似了,而是有着本质的不同。

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