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线程锁定状态下sleep方法问题与修复方案

news 2025/10/12 13:59:18

线程锁定状态下调用 sleep() 方法详解

问题分析

当线程在持有锁的情况下调用 sleep() 方法时，会导致以下问题：

1. 资源浪费和性能问题

线程在睡眠期间不会释放持有的锁
其他需要该锁的线程会被阻塞，无法执行
系统吞吐量下降，响应时间增加

2. 潜在的死锁风险

如果多个线程以不同的顺序持有锁并调用 sleep，可能导致死锁

代码示例

问题代码示例

java

public class SleepWithLockExample {private final Object lock = new Object();public void problemMethod() {synchronized (lock) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得了锁");try {// 问题：在持有锁的情况下睡眠Thread.sleep(5000); // 睡眠5秒} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 释放了锁");}}public static void main(String[] args) {SleepWithLockExample example = new SleepWithLockExample();// 创建多个线程竞争锁for (int i = 0; i < 3; i++) {new Thread(() -> example.problemMethod(), "Thread-" + i).start();}}
}

修复方案

方案1：缩小同步范围

java

public class FixedExample1 {private final Object lock = new Object();public void fixedMethod() {// 只同步必要的代码块synchronized (lock) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行关键操作");// 关键操作代码}// 在锁外执行耗时操作try {Thread.sleep(5000);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成睡眠");} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}// 如果需要再次同步synchronized (lock) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行后续关键操作");}}
}

方案2：使用等待/通知机制

java

public class FixedExample2 {private final Object lock = new Object();private boolean condition = false;public void waitingMethod() throws InterruptedException {synchronized (lock) {while (!condition) {// 正确方式：调用 wait() 会释放锁lock.wait(5000); // 最多等待5秒System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒或超时");}// 条件满足后的处理System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 条件满足，继续执行");}}public void notifyingMethod() {synchronized (lock) {condition = true;lock.notifyAll(); // 唤醒所有等待线程}}
}

方案3：使用 Lock 接口的 tryLock

java

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class FixedExample3 {private final Lock lock = new ReentrantLock();public void tryLockMethod() {if (lock.tryLock()) {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获得了锁");// 执行关键操作} finally {lock.unlock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 释放了锁");}} else {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 未能获得锁，执行其他操作");}// 在锁外执行耗时操作try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}
}

方案4：使用 CountDownLatch 或 CyclicBarrier

java

import java.util.concurrent.CountDownLatch;public class FixedExample4 {private final Object lock = new Object();private final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);public void coordinatedMethod() throws InterruptedException {synchronized (lock) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行关键操作");// 关键操作}// 使用 CountDownLatch 协调线程System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等待其他操作完成");latch.await(); // 不会持有锁synchronized (lock) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行");}}public void signalCompletion() {latch.countDown();}
}

最佳实践总结

最小化同步范围：只在必要时持有锁，尽快释放
避免在同步块中执行耗时操作：包括 I/O 操作、网络请求、长时间计算等
使用合适的并发工具：
- wait()/notify() 用于线程间协调
- Lock 接口提供更灵活的锁机制
- CountDownLatch、CyclicBarrier 用于线程协调
- Semaphore 控制资源访问
考虑使用无锁编程：
- 使用 ConcurrentHashMap 等并发集合
- 使用原子变量类 (AtomicInteger 等)
- 使用不可变对象