java之wait()、join()、sleep() 和 yield() 函数超全详细分析

前言

之前没怎么关注到这两个的区别以及源码探讨
后面被某个公司面试问到了，开始查漏补缺

1. wait()

使当前线程等待，直到它被唤醒，通常是通过被通知或被中断，或者直到经过一定的实时时间。

本身属于一个Object 类，查看源代码也可知：public class Object {

查看其源码可知，一共有三个重载的方法，详情源代码如下：

//第一个重载函数
public final void wait() throws InterruptedException {
        wait(0L);
    }
    
//第二个重载函数
public final native void wait(long timeoutMillis) throws InterruptedException;


//第三个重载函数
public final void wait(long timeoutMillis, int nanos) throws InterruptedException {
        if (timeoutMillis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeoutMillis value is negative");
        }

        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }

        if (nanos > 0 && timeoutMillis < Long.MAX_VALUE) {
            timeoutMillis++;
        }

        wait(timeoutMillis);
    }

具体实战调用代码如下：
如果执行到了wait函数，在这4秒内，会释放锁，并且暂停线程。如果这四秒内配合notify()可以唤醒并且得到锁，如果没有唤醒，等待其他来竞争。4秒结束后，会默认自动释放锁
当前线程在 Thread.wait()等待过程中，如果Thread结束了，是可以自动唤醒的而且自动释放锁

@Override
public void run() {
   	synchronized (a) {
           a.wait(4000);      
   	}
}

2. join()

join是Thread类的方法

查看其源码，具体源码如下，三个重载的方法

//第一个重载函数
public final synchronized void join(final long millis)
    throws InterruptedException {
        if (millis > 0) {
            if (isAlive()) {
                final long startTime = System.nanoTime();
                long delay = millis;
                do {
                    wait(delay);
                } while (isAlive() && (delay = millis -
                        TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - startTime)) > 0);
            }
        } else if (millis == 0) {
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }
    }


//第二个重载函数
/*等待该线程死亡的时间最多为毫秒加纳秒。 如果两个参数都为0，则意味着永远等待。  
这个实现使用了This的循环。 等待电话以this.isAlive为条件。 当一个线程终止this。 
调用notifyAll方法。 建议应用程序不要使用wait、notify或notifyAll on Thread实例。  */
public final synchronized void join(long millis, int nanos)
throws InterruptedException {

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

    if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
        throw new IllegalArgumentException(
                            "nanosecond timeout value out of range");
    }

    if (nanos > 0 && millis < Long.MAX_VALUE) {
        millis++;
    }

    join(millis);
}


//第三个重载函数
/*等待线程死亡。  
此方法的调用与调用的行为完全相同  

InterruptedException—如果任何线程中断了当前线程。 当抛出此异常时，当前线程的中断状态将被清除。  */
public final void join() throws InterruptedException {
     join(0);
 }

主要的时间参数逻辑如下：

• 小于0，抛出异常
• 等于0，join（A），判断A是否存在，存在才执行操作。该线程执行wait（0）等待，等待A线程执行完后才可结束
• 大于0，同上，只不过执行的是wait（long millis），等待时间结束后才可继续执行操作

3. sleep()

对比上一个wait函数

• sleep(long mills)：让出CPU资源，但是不会释放锁资源。
• wait()：让出CPU资源和锁资源。

查看sleep函数的源码，一共有两个重载函数
都是Thread类的函数

/*根据系统计时器和调度器的精度和准确性，
使当前执行的线程在指定的毫秒数内处于睡眠状态(暂时停止执行)。 
线程不会失去任何监视器的所有权。*/
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;



/*导致当前执行的线程在指定的毫秒数加上指定的纳秒数
(取决于系统计时器和调度器的精度和准确性)内休眠(暂时停止执行)。 
线程不会失去任何监视器的所有权。  */
public static void sleep(long millis, int nanos)
    throws InterruptedException {
        if (millis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }

        if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
            throw new IllegalArgumentException(
                                "nanosecond timeout value out of range");
        }

        if (nanos > 0 && millis < Long.MAX_VALUE) {
            millis++;
        }

        sleep(millis);
    }

4. yield()

查看yield()函数的源码，一个重载函数
都是Thread类的函数

向调度器暗示当前线程愿意放弃当前对处理器的使用。 调度器可以忽略这个提示。
Yield是一种启发式尝试，旨在改善线程之间的相对进程，否则会过度使用CPU。 它的使用应该与详细的分析和基准测试相结合，以确保它实际上具有预期的效果。
使用这种方法很少是合适的。 它可能用于调试或测试目的，在这些目的中，它可能有助于由于竞争条件而重新生成错误。 在设计并发控制构造(如java.util.concurrent.locks包中的构造)时，它可能也很有用。

public static native void yield();

总的来说，yield函数的功能主要是：
让出CPU调度，暂停线程，但不能由用户指定时间
只能让同优先级有执行机会

5. 总结

• wait 暂停该线程，让出cpu，释放锁。（Object类）
• join暂停该线程，执行该线程之后才能回到自身的线程运行。（Thread类）
• sleep 暂停该线程，让出cpu，不释放锁。（Thread类）
• yield 暂停该线程，但是不能由用户制定，只能让同优先级有执行机会。（Thread类）

5.1 wait和join的区别

看完以上的源码以及逻辑代码，再讲讲两者的异同

总的来说

• wait函数：让当前线程进入等待状态，wait()会与notify()和notifyAll()方法一起使用。notify为唤醒函数
• join函数：等待这个线程结束才能执行自已的线程。它的主要起同步作用，使线程之间的执行从“并行”变成“串行”。线程A中调用了线程B的join()方法时，线程执行过程发生改变：线程A，必须等待线程B执行完毕后，才可以继续执行下去

共同点：

• 暂停当前的线程
• 都可以通过中断唤醒

不同点在于：

区别	wait	join
类	Object类	Thread类
目的	线程间通信	排序，让其串行通过
同步	必须要synchronized	可以不用synchronized

5.2 wait和sleep的区别

• wait()：让出CPU资源和锁资源。
• sleep(long mills)：让出CPU资源，但是不会释放锁资源。

看区别，主要是看CPU的运行机制：

它们的区别主要考虑两点：1.cpu是否继续执行、2.锁是否释放掉。

归根到底：
wait，notify,notifyall 都是Object对象的方法，是一起使用的，用于锁机制，所以会释放锁
而sleep是Thread类，跟锁没关系，不会释放锁
但是两者都会让出cpu资源