【JavaSE专栏81】线程休眠，一种暂停线程执行的方法

作者主页：Designer 小郑
作者简介：3年JAVA全栈开发经验，专注JAVA技术、系统定制、远程指导，致力于企业数字化转型，CSDN学院、蓝桥云课认证讲师。
主打方向：Vue、SpringBoot、微信小程序

本文讲解了 Java 中线程休眠的语法和应用场景，并给出了样例代码。线程休眠是一种暂停线程执行的方法。当线程调用 Thread.sleep() 方法时，它会进入指定的时间段的休眠状态，暂停当前线程的执行，让出 CPU 资源给其他线程。

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一、什么是线程休眠

线程休眠是一种暂停线程执行的方法，当线程调用 Thread.sleep() 方法时，它会进入指定的时间段的休眠状态，暂停当前线程的执行，让出CPU资源给其他线程。

线程休眠有以下 $4$ 个特点，请同学们认真学习。

1. 休眠时间是以毫秒为单位的整数值，表示线程暂停执行的时间长度。
2. 休眠时间可以是正数、零或负数。正数表示线程暂停执行的时间长度，零表示只是暂时让出 CPU 资源，然后重新进入可执行状态，负数表示线程休眠的时间长度没有限制。
3. 当线程休眠的时间到达时，线程会重新进入可执行状态，等待 CPU 调度执行。
4. 在线程休眠期间，线程不会释放持有的任何锁，所以在使用休眠时要注意可能引发的线程同步问题。

线程休眠的主要用途是在特定的时间间隔内实现线程的延迟执行，或者在某些情况下等待其他线程的操作完成。

例如，在游戏中，可以使用线程休眠来控制每个游戏循环的时间间隔。

在生产者-消费者模型中，可以使用线程休眠来调整生产者和消费者之间的速度差，以避免生产过快或消费过快。

在使用线程休眠时要注意合理选择休眠的时间长度，避免对系统资源和性能造成过大的影响。

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二、线程什么情况下会休眠

线程在以下 $4$ 种情况下会休眠，请同学们认真学习。

1. 使用 Thread.sleep() 方法：可以通过调用 Thread.sleep() 方法让线程休眠一段时间。这可以用于实现线程的延迟执行，或者在某些情况下等待其他线程的操作完成。
2. 等待/通知机制：线程可以调用 Object 的 wait() 方法让自己进入等待状态，直到其他线程通过 notify() 或 notifyAll() 方法唤醒它。在等待期间，线程会休眠并释放持有的锁。
3. I/O 操作阻塞：当线程执行 I/O 操作（如读写文件、网络通信）时，如果遇到阻塞情况（如文件读写未完成或网络数据尚未到达），线程会暂停执行并进入休眠状态，直到阻塞解除。
4. 同步方法或代码块：当线程试图访问某个对象的同步方法或同步代码块时，如果该同步对象已经被其他线程占用，线程会进入阻塞状态并休眠，直到获取到同步对象的锁。

在线程休眠期间，线程会暂停执行，让出 CPU 资源给其他线程，休眠时间可以是指定的时间长度，也可以是无限期休眠，在使用线程休眠时要注意合理选择休眠的时间长度，避免对系统资源和性能造成过大的影响。

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三、模拟线程休眠

以下是一个使用 Java 模拟线程休眠的示例代码，请同学们复制到本地执行。

public class ThreadSleepExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        // 启动线程
        thread.start();
    }

    static class MyRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("线程开始执行");
                // 休眠3秒钟
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("线程休眠结束");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个实现 Runnable 接口的内部类 MyRunnable 来表示要执行的线程任务。

在 run() 方法中，我们使用 Thread.sleep(3000) 来让线程休眠 $3$ 秒钟。当线程启动后，它会输出 线程开始执行，然后休眠 $3$ 秒钟，最后输出 线程休眠结束。

在调用 Thread.sleep() 方法时，需要处理可能的 InterruptedException 异常。这是因为线程在休眠期间可能会被中断，如果发生中断，就会抛出该异常。

执行上述代码，同学们会看到线程在休眠期间暂停执行，然后在休眠结束后继续执行后续操作。

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四、线程休眠的应用场景

线程休眠的应用场景包括但不限于以下 $5$ 个方面，请同学们认真学习。

1. 实现定时任务：线程休眠可以用于实现定时任务的执行。通过在任务执行的适当位置调用 Thread.sleep() 方法，可以让线程在指定的时间间隔内暂停执行，从而实现定时的效果。
2. 控制任务执行顺序：在线程间需要控制任务的执行顺序时，可以使用线程休眠来调整任务的执行时间，通过让某个线程休眠一段时间，可以控制其他线程的执行先后顺序。
3. 模拟并发场景：线程休眠可以用于模拟并发场景，例如在并发测试中，可以让多个线程同时启动，并在适当位置调用 Thread.sleep() 方法，模拟线程间的并发执行。
4. 节流控制：在线程间需要控制某个资源的访问速度时，可以使用线程休眠来进行节流控制，通过在每次访问资源之后调用 Thread.sleep() 方法，可以限制访问速度，避免资源过快被消耗完。
5. 优化资源利用：当线程没有任务可以执行时，可以让线程休眠一段时间，以减少 CPU 资源的占用，这样可以优化系统的资源利用，避免不必要的资源浪费。

在使用线程休眠时要合理选择休眠的时间长度，避免过长或过短的休眠时间对系统性能造成不良影响，同时也要注意处理可能的 InterruptedException 异常，以确保线程能够正确地响应中断信号。

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五、线程休眠面试题

一、如何使一个线程休眠一段时间？

答：可以使用 Thread 类的 sleep() 方法来使线程休眠。sleep() 方法接受一个以毫秒为单位的时间参数，控制线程的休眠时间。

二、sleep() 方法和 wait() 方法有什么区别？

答：sleep() 方法属于 Thread 类，用于使线程休眠一段时间，不会释放锁。wait() 方法属于 Object 类，用于使线程等待，会释放锁。

三、线程休眠期间可以被中断吗？

答：是的，当一个线程正在休眠期间，其他线程可以调用该线程的 interrupt() 方法来中断它，此时会抛出一个 InterruptedException 异常。

四、为什么在调用 sleep() 方法时需要处理 InterruptedException 异常？

答：调用 sleep() 方法可能会抛出 InterruptedException 异常，这是因为线程在休眠期间可能被中断，为了正确处理中断信号，需要捕获并处理该异常。

五、为什么要在休眠期间释放锁？

答：当线程在执行同步方法或同步代码块时，因为持有了锁，其他线程无法访问该同步对象。

如果线程在休眠期间不释放锁，其他线程就无法获得锁执行相应的操作，可能导致死锁问题。

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六、总结

本文讲解了 Java 中线程休眠的语法和应用场景，并给出了样例代码，在下一篇博客中，将讲解 Java 线程中断的问题。