java sleep和wait的区别的疑惑?

问题：

　　sleep方法没有释放锁:不让出资源
　　wait方法释放了锁：使得其他线程可以使用同步控制块或者方法

　　sleep不释放锁 线程是进入阻塞状态还是就绪状态？
　　sleep是不是还占着CPU，是互斥还是同步？

作者：大宽宽
链接：https://www.zhihu.com/question/23328075/answer/665978836
来源：知乎

　　首先说，虽然大家用Java Thread的api，但实际上Thread是OS提供的抽象和功能。这么理解会让整个问题更清楚。千万不要从类啊，静态方法之类的角度去看待这个问题。这是Java设计上比较不可取的地方。

　　一个Thread是指“是操作系统能够进行运算调度的最小单位，以及相关资源的集合“。那么既然是可以调度的，线程本身就能“被调度”或者“暂停被调度”。所谓sleep是指让线程“暂停被调度一段时间”，或者学术一点的词叫“挂起”一段时间。整个sleep过程除了修改“挂起“状态之外，不会动任何其他的”资源“。这些资源包括任何持有的任何形式的锁。

　　比如A线程如果先抢到一个锁，然后B线程因为A线程抢到了就等着。接着A sleep了。B无论如何没有任何机会去拿到这个锁。你可以认为这样就是你预期的，也可以认为这样实际上因为A的实现，B的执行被卡住，浪费了CPU。因为你当你用了sleep的时候就意味着你想要让当前线程不考虑其他线程的感受，只是自己暂时不干活而已。因此，对于问题：

sleep不释放锁 线程是进入阻塞状态还是就绪状态？

　　答案是进入阻塞状态，确切的说Thread在Java的状态TIMED_WAITING（但这个状态其实并没那么重要，可以认为是java的内部细节，用户不用太操心）。往下一层，在不同OS上底层的sleep的实现细节不太一样。但是大体上就是挂起当前的线程，然后设置一个信号或者时钟中断到时候唤醒。sleep后的的Thread在被唤醒前是不会消耗任何CPU的（确切的说，大部分OS都会这么实现，除非某个OS的实现偷懒了）。这点上，wait对当前线程的效果差不多是一样的，也会暂停调度，等着notify或者一个超时的时间。期间CPU也不会被消耗。

对于问题

wait方法释放了锁：使得其他线程可以使用同步控制块或者方法？

这里需要多解释一点。

　　wait，和notify/notifyall是一套。他们是用来做多线程之间相互同步的工具的。这里不想死抠“同步”/“互斥”的字眼。只是当你用了wait/notify/notifyall之后，就意味着你主观意图上是想让某个多个线程之间相互的“talk”，然后协商决定谁该执行那段代码。这和sleep那种自顾自的方式完全不同。

　　为啥要有wait/notify/notifyall呢？snychronized也可以协商啊。因为synchrnoized太简单了，只能最基本的的同步的工作。但是有的时候需要根据特殊的条件来判定是不是应该进入几端代码。比如blocking queue，consume的代码对于空的队列就不能consume，得wait，直到有人produce；而produce代码对于满的队列不能produce，也得wait，直到有人consume。wait就是解决这类问题的。wait要解决的关键点是，要判断条件就要获取锁，而判断条件本身又是能否获取锁的条件。鸡和蛋的怪圈。

　　于是Java是搞出了synchronized -- wait的结构，即“获取锁-判断-判断不满足就释放锁-然后等通知重来”，用特定的代码形式来实现“条件同步”：

synchronized { // 获取锁
  while (判定条件) wait(); // 如果条件不满足就释放锁，并且等着
  // ... 要进入的代码
  notify(); // 或者notifyAll，通知其他wait者可以重来
}

　　这个写法尽管能工作，但看起来蹩脚，还很容易出错。如果不写synchronized，就是运行时错误IllegalMonitorStateException；万一忘记了while或者忘记notify，代码正确性就可能有问题，并且连运行时错误都没有。造成这些的也许是因为java本身没把函数当作First Class Citizen造成的。如果换个语言，也许就可以这么写:

lock.waitOnCond(判定条件, () -> {
 // ... 要进入的代码
});

　　这样心智负担会小，也更优雅。

　　顺便说下，wait的参数支持时间是为了允许编写代码避免永久等下去。比如可以实现一下插队列等待最多30s，进不去就向上层报错这种逻辑。但这还是解决wait自己场景的问题，和sleep的等待一段时间应用场景不同。wait要和synchronized搭配使用，而synchronized里有sleep就是定时炸弹了。

回到现实开发中，直接用sleep的机会很少的。大多数情况下，写代码都是希望代码执行的越快越好，不会说故意sleep一下。如果有的话，可能是：

• “模拟等待一个慢速操作“，这种经常用于测试里的mock。这时用sleep没啥毛病。
• 想等待一个慢速api的结果，比如发一个请求，等一会，看看结果来没来。这种一般可以用Future定时等待的功能或者“join“等工具来处理。

　　而对于wait/notify/notifyall，我建议任何初学者都只作为学习用途，不要放到生产代码里。实际上wait/notify/notifally代表了一组最基础的同步原语，极度容易出错造成各种死锁，活锁等问题，极难测试和保证正确性（比如调整一行代码的顺序就正常，否则就死锁；或者忘记写了notify，结果wait永远持续下去）。用锁来做同步编写代码简直就是万恶之源。如果一定要用，那么请注意：

　　1）自己对并发编程非常熟悉，已经是准专家或更高级别；
　　2）有完备的测试工具和分析工具，以及大把的测试时间（数个月或者数年）；
　　3）编写的是一套并发支持工具，而非直接用作业务逻辑控制。

　　归根到底线程+锁这种并发模型是多种并发模型里最基础的，最接近底层实现的，也是最不好用的。一般的并发性编码，最好是寻求如Future/Promise，Actor，Fork & Join，协程等方式来做，即便是Java本身不支持，混搭一点点kotlin，clojure，scala，然后使用他们的并发模型是极好的。如果对各种并发模型感兴趣，可以看看那本《七周七并发模型》。

顺便扩展一下

• Java的sleep api的形式并不太好，Thread.sleep其实是Thread.currentThread().sleep()的意思。见过很多初学者问“Thread.sleep到底sleep的是谁”这种问题。但是如果真的anotherThread.sleep()又不行。sleep实际上又只能暂停当前线程。这点上就能看出所谓OOP语言的表达能力令人郁闷之处。
• 任何Object都可以wait/notify这个设计非常无语。Java希望把并发控制做到每一个Object里。其实这样做即难以理解，又给每个Object增加了Overhead。想要明确使用Thread+锁，那么就明确的表达锁。JDK5之后，有了JUC，用明确的“XXXXLock”对象来实现同步。这个方式清楚明白的多；或者，如果想让Object作为并发的隔离单元。Object之间并发安全，Object内部保证不会并发。这其实就是基于messaging的Actor模型。Java的做法夹在中间两边不讨好。