線程的阻塞

　　為了解決對(duì)共享存儲(chǔ)區(qū)的訪問沖突，Java 引入了同步機(jī)制，現(xiàn)在讓我們來考察多個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問，顯然同步機(jī)制已經(jīng)不夠了，因?yàn)樵谌我鈺r(shí)刻所要求的資源不一定已經(jīng)準(zhǔn)備好了被訪問，反過來，同一時(shí)刻準(zhǔn)備好了的資源也可能不止一個(gè)。為了解決這種情況下的訪問控制問題，Java 引入了對(duì)阻塞機(jī)制的支持。

　　阻塞指的是暫停一個(gè)線程的執(zhí)行以等待某個(gè)條件發(fā)生（如某資源就緒），學(xué)過操作系統(tǒng)的同學(xué)對(duì)它一定已經(jīng)很熟悉了。Java 提供了大量方法來支持阻塞，下面讓我們逐一分析。

　　1. sleep() 方法：sleep() 允許指定以毫秒為單位的一段時(shí)間作為參數(shù)，它使得線程在指定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，不能得到CPU 時(shí)間，指定的時(shí)間一過，線程重新進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)。典型地，sleep() 被用在等待某個(gè)資源就緒的情形：測試發(fā)現(xiàn)條件不滿足后，讓線程阻塞一段時(shí)間后重新測試，直到條件滿足為止。

　　2. suspend() 和 resume() 方法：兩個(gè)方法配套使用，suspend()使得線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，并且不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)，必須其對(duì)應(yīng)的resume() 被調(diào)用，才能使得線程重新進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)。典型地，suspend() 和 resume() 被用在等待另一個(gè)線程產(chǎn)生的結(jié)果的情形：測試發(fā)現(xiàn)結(jié)果還沒有產(chǎn)生后，讓線程阻塞，另一個(gè)線程產(chǎn)生了結(jié)果后，調(diào)用 resume() 使其恢復(fù)。

　　3. yield() 方法：yield() 使得線程放棄當(dāng)前分得的 CPU 時(shí)間，但是不使線程阻塞，即線程仍處于可執(zhí)行狀態(tài)，隨時(shí)可能再次分得 CPU 時(shí)間。調(diào)用 yield() 的效果等價(jià)于調(diào)度程序認(rèn)為該線程已執(zhí)行了足夠的時(shí)間從而轉(zhuǎn)到另一個(gè)線程。

　　4. wait() 和 notify() 方法：兩個(gè)方法配套使用，wait() 使得線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它有兩種形式，一種允許指定以毫秒為單位的一段時(shí)間作為參數(shù)，另一種沒有參數(shù)，前者當(dāng)對(duì)應(yīng)的 notify() 被調(diào)用或者超出指定時(shí)間時(shí)線程重新進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)，后者則必須對(duì)應(yīng)的 notify() 被調(diào)用。

　　初看起來它們與 suspend() 和 resume() 方法對(duì)沒有什么分別，但是事實(shí)上它們是截然不同的。區(qū)別的核心在于，前面敘述的所有方法，阻塞時(shí)都不會(huì)釋放占用的鎖（如果占用了的話），而這一對(duì)方法則相反。

　　上述的核心區(qū)別導(dǎo)致了一系列的細(xì)節(jié)上的區(qū)別。

　　首先，前面敘述的所有方法都隸屬于 Thread 類，但是這一對(duì)卻直接隸屬于 Object 類，也就是說，所有對(duì)象都擁有這一對(duì)方法。初看起來這十分不可思議，但是實(shí)際上卻是很自然的，因?yàn)檫@一對(duì)方法阻塞時(shí)要釋放占用的鎖，而鎖是任何對(duì)象都具有的，調(diào)用任意對(duì)象的 wait() 方法導(dǎo)致線程阻塞，并且該對(duì)象上的鎖被釋放。

　　而調(diào)用 任意對(duì)象的notify()方法則導(dǎo)致因調(diào)用該對(duì)象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機(jī)選擇的一個(gè)解除阻塞（但要等到獲得鎖后才真正可執(zhí)行）。

　　其次，前面敘述的所有方法都可在任何位置調(diào)用，但是這一對(duì)方法卻必須在 synchronized 方法或塊中調(diào)用，理由也很簡單，只有在synchronized 方法或塊中當(dāng)前線程才占有鎖，才有鎖可以釋放。

　　同樣的道理，調(diào)用這一對(duì)方法的對(duì)象上的鎖必須為當(dāng)前線程所擁有，這樣才有鎖可以釋放。因此，這一對(duì)方法調(diào)用必須放置在這樣的 synchronized 方法或塊中，該方法或塊的上鎖對(duì)象就是調(diào)用這一對(duì)方法的對(duì)象。若不滿足這一條件，則程序雖然仍能編譯，但在運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn) IllegalMonitorStateException 異常。

　　wait() 和 notify() 方法的上述特性決定了它們經(jīng)常和synchronized 方法或塊一起使用，將它們和操作系統(tǒng)的進(jìn)程間通信機(jī)制作一個(gè)比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的相似性：synchronized方法或塊提供了類似于操作系統(tǒng)原語的功能，它們的執(zhí)行不會(huì)受到多線程機(jī)制的干擾，而這一對(duì)方法則相當(dāng)于 block 和wakeup 原語（這一對(duì)方法均聲明為 synchronized）。

　　它們的結(jié)合使得我們可以實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)上一系列精妙的進(jìn)程間通信的算法（如信號(hào)量算法），并用于解決各種復(fù)雜的線程間通信問題。關(guān)于 wait() 和 notify() 方法最后再說明兩點(diǎn)：

　　第一：調(diào)用 notify() 方法導(dǎo)致解除阻塞的線程是從因調(diào)用該對(duì)象的 wait() 方法而阻塞的線程中隨機(jī)選取的，我們無法預(yù)料哪一個(gè)線程將會(huì)被選擇，所以編程時(shí)要特別小心，避免因這種不確定性而產(chǎn)生問題。

　　第二：除了 notify()，還有一個(gè)方法 notifyAll() 也可起到類似作用，唯一的區(qū)別在于，調(diào)用 notifyAll() 方法將把因調(diào)用該對(duì)象的 wait() 方法而阻塞的所有線程一次性全部解除阻塞。當(dāng)然，只有獲得鎖的那一個(gè)線程才能進(jìn)入可執(zhí)行狀態(tài)。

　　談到阻塞，就不能不談一談死鎖，略一分析就能發(fā)現(xiàn)，suspend() 方法和不指定超時(shí)期限的 wait() 方法的調(diào)用都可能產(chǎn)生死鎖。遺憾的是，Java 并不在語言級(jí)別上支持死鎖的避免，我們?cè)诰幊讨斜仨毿⌒牡乇苊馑梨i。

　　以上我們對(duì) Java 中實(shí)現(xiàn)線程阻塞的各種方法作了一番分析，我們重點(diǎn)分析了 wait() 和 notify()方法，因?yàn)樗鼈兊墓δ茏顝?qiáng)大，使用也最靈活，但是這也導(dǎo)致了它們的效率較低，較容易出錯(cuò)。實(shí)際使用中我們應(yīng)該靈活使用各種方法，以便更好地達(dá)到我們的目的。