谈谈线程间的协作(wait/notify/sleep/yield/join)

线程的状态

Java中线程中状态可分为五种：New（新建状态），Runnable（就绪状态），Running（运行状态），Blocked（阻塞状态），Dead（死亡状态）。

• New：新建状态，当线程创建完成时为新建状态，即new Thread(…)，还没有调用start方法时，线程处于新建状态。
• Runnable：就绪状态，当调用线程的的start方法后，线程进入就绪状态，等待CPU资源。处于就绪状态的线程由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度。
• Running：运行状态，就绪状态的线程获取到CPU执行权以后进入运行状态，开始执行run方法。
• Blocked：阻塞状态，线程没有执行完，由于某种原因（如，I/O操作等）让出CPU执行权，自身进入阻塞状态。
• Dead：死亡状态，线程执行完成或者执行过程中出现异常，线程就会进入死亡状态。

这五种状态之间的转换关系如下图所示：

wait/notify/notifyAll方法的使用

wait方法

JDK中一共提供了这三个版本的方法：

• wait()方法的作用是将当前运行的线程挂起（即让其进入阻塞状态），直到notify或notifyAll方法来唤醒线程。
• wait(long timeout)，该方法与wait()方法类似，唯一的区别就是在指定时间内，如果没有notify或notifAll方法的唤醒，也会自动唤醒。
• 至于wait(long timeout,long nanos)，本意在于更精确的控制调度时间，不过从目前版本来看，该方法貌似没有完整的实现该功能，从源码来看，JDK8中对纳秒的处理，只做了四舍五入，所以还是按照毫秒来处理的。

wait方法的使用必须在同步的范围内，否则就会抛出IllegalMonitorStateException异常，wait方法的作用就是阻塞当前线程等待notify/notifyAll方法的唤醒，或等待超时后自动唤醒。

notify/notifyAll方法

wait方式是通过对象的monitor对象来实现的，所以只要在同一对象上去调用notify/notifyAll方法，就可以唤醒对应对象monitor上等待的线程了。

notify和notifyAll的区别在于前者只能唤醒monitor上的一个线程，对其他线程没有影响，而notifyAll则唤醒所有的线程。

有两点需要注意：

• 调用wait方法后，线程是会释放对monitor对象的所有权的。
• 一个通过wait方法阻塞的线程，必须同时满足以下两个条件才能被真正执行：
  • 线程需要被唤醒（超时唤醒或调用notify/notifyll）。
  • 线程唤醒后需要竞争到锁（monitor）。

sleep/yield/join方法

sleep方法

sleep方法的作用是让当前线程暂停指定的时间（毫秒）。

wait方法依赖于同步，而sleep方法可以直接调用。而更深层次的区别在于sleep方法只是暂时让出CPU的执行权，并不释放锁。而wait方法则需要释放锁。

yield方法

yield方法的作用是暂停当前线程（及放弃当前拥有的cpu资源），以便其他线程有机会执行，不过不能指定暂停的时间，并且也不能保证当前线程马上停止。

yield方法只是将Running状态转变为Runnable状态。

实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

join方法

join方法的作用是父线程等待子线程执行完成后再执行，换句话说就是将异步执行的线程合并为同步的线程。JDK中提供三个版本的join方法，其实现与wait方法类似，join()方法实际上执行的join(0)，而join(long millis, int nanos)也与wait(long millis, int nanos)的实现方式一致，暂时对纳秒的支持也是不完整的。

有一点需要注意，join只调用了wait方法，却没有对应的notify方法，原因是Thread的start方法中做了相应的处理，所以当join的线程执行完成以后，会自动唤醒主线程继续往下执行。