理解java.lang.Thread.State：WAITING（停車）

一、概述

在本文中，我們將討論 Java 線程狀態——特別是Thread.State.WAITING 。我們將研究線程進入此狀態的方法以及它們之間的區別。最後，我們將仔細研究LockSupport類，它提供了幾個用於同步的靜態實用程序方法。

2.進入Thread.State.WAITING

Java 提供了多種將線程置於WAITING狀態的方法。

2.1。 Object.wait()

我們可以將線程置於WAITING狀態的最標準方法之一是通過wait()方法。當一個線程擁有一個對象的監視器時，我們可以暫停它的執行，直到另一個線程完成一些工作並使用notify()方法將其喚醒。當執行暫停時，線程處於WAITING (on object monitor)狀態，這也在程序的線程轉儲中報告：

"WAITING-THREAD" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001d6ff800 nid=0x544 in Object.wait() [0x000000001de4f000]
 java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

2.2. Thread.join()

我們可以用來暫停線程執行的另一種方法是通過join()調用。當我們的主線程需要等待工作線程首先完成時，我們可以從主線程調用工作線程實例上的join() 。執行將暫停，主線程將進入WAITING狀態，從jstack報告為WAITING (on object monitor) ：

"MAIN-THREAD" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001da4f000 nid=0x25f4 in Object.wait() [0x000000001e28e000]
 java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

2.3. LockSupport.park()

最後，我們還可以使用LockSupport類的park()靜態方法將線程設置為WAITING狀態。調用park()將停止當前線程的執行並將其置於WAITING狀態 - 更具體地說WAITING (parking) jstack報告將顯示 WAITING (parking) 狀態：

"PARKED-THREAD" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001e226800 nid=0x43cc waiting on condition [0x000000001e95f000]
 java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

由於我們想更好地理解線程停放和取消停放，讓我們仔細看看它是如何工作的。

3. 停放線程

正如我們之前看到的，我們可以使用LockSupport類提供的工具來停放和取消停放線程。這個類是Unsafe類的一個包裝器，它的大部分方法都會立即委託給它。但是，由於Unsafe被認為是內部 Java API 並且不應該使用， LockSupport是我們可以訪問停車實用程序的官方方式。

3.1。如何使用LockSupport

使用LockSupport很簡單。如果我們想停止線程的執行，我們調用park()方法。我們不必提供對線程對象本身的引用——代碼會停止調用它的線程。

讓我們看一個簡單的停車示例：

public class Application {
 public static void main(String[] args) {
 Thread t = new Thread(() -> {
 int acc = 0;
 for (int i = 1; i <= 100; i++) {
 acc += i;
 }
 System.out.println("Work finished");
 LockSupport.park();
 System.out.println(acc);
 });
 t.setName("PARK-THREAD");
 t.start();
 }
 }

我們創建了一個最小的控制台應用程序，它累積從 1 到 100 的數字並將它們打印出來。如果我們運行它，我們會看到它打印的是Work finished但不是結果。當然，這是因為我們之前調用了park() 。

要讓PARK-THREAD完成，我們必須將其取消停放。為此，我們必須使用不同的線程。我們可以使用main線程（運行main()方法的線程）或創建一個新線程。

為簡單起見，讓我們使用main線程：

t.setName("PARK-THREAD");
 t.start();

 Thread.sleep(1000);
 LockSupport.unpark(t);

我們在main線程中添加一秒休眠，讓PARK-THREAD完成積累並自行停放。之後，我們通過調用unpark(Thread)來取消它。正如預期的那樣，在 unparking 期間，我們必須提供對要啟動的線程對象的引用。

通過我們的更改，程序現在可以正確終止並打印結果5050 。

3.2.停放許可證

停車 API 的內部使用許可證。在實踐中，這就像單個許可證Semaphore一樣工作。 park permit 用於內部管理線程的狀態， park()方法使用它，而unpark()使其可用。

由於每個線程只能有一個可用的許可，因此多次調用unpark()方法沒有任何效果。單個park()調用將禁用線程。

然而，有趣的是，停放的線程等待一個允許再次啟用它自己的許可。如果在調用park()時許可已經可用，則線程永遠不會被禁用。許可被消耗， park()調用立即返回，線程繼續執行。

我們可以通過刪除前面代碼片段中對sleep()的調用來看到這種效果：

//Thread.sleep(1000);
 LockSupport.unpark(t);

如果我們再次運行我們的程序，我們將看到PARK-THREAD執行沒有延遲。這是因為我們立即調用unpark() ，這使得許可可用於park() 。

3.3.公園超載

LockSupport類包含park(Object blocker)重載方法。 blocker參數是負責線程停放的同步對象。我們提供的對像不會影響那個停放過程，但是它會在線程轉儲中報告，這可以幫助我們診斷並發問題。

讓我們更改我們的代碼以包含一個同步器對象：

Object syncObj = new Object();
 LockSupport.park(syncObj);

如果我們刪除對unpark()的調用並再次運行應用程序，它將掛起。如果我們使用jstack查看PARK-THREAD在做什麼，我們將得到：

"PARK-THREAD" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001e401000 nid=0xfb0 waiting on condition [0x000000001eb4f000]
 java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
 at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
 - parking to wait for <0x000000076b4a8690> (a java.lang.Object)

正如我們所見，最後一行包含PARK-THREAD正在等待的對象。這有助於調試目的，這就是為什麼我們應該更喜歡park(Object)重載。

4. 停車與等待

由於這兩個 API 都為我們提供了相似的功能，我們應該更喜歡哪一個？通常， LockSupport類及其工具被認為是低級 API。此外，API 很容易被誤用，導致難以理解的死鎖。大多數情況下，我們應該使用Thread類的wait()和join() 。

使用停車的好處是我們不需要進入synchronized塊來禁用線程。這很重要，因為synchronized塊在代碼中建立了先發生關係，這會強制刷新所有變量，如果不需要，可能會降低性能。然而，這種優化應該很少發揮作用。

5. 結論

在本文中，我們探索了LockSupport類及其停車 API。我們研究瞭如何使用它來禁用線程，並在內部解釋了它是如何工作的。最後，我們將它與更常見的wait()/join() API 進行了比較，並展示了它們的區別。

與往常一樣，可以在 GitHub 上找到代碼示例。