wait , notify, sleep 方法實作細節和差別比較

關于 wait 方法和 notify 方法實作細節主要是根據 官方的javaDoc 文檔和 openJDK 源碼中得出，jdk 源碼位址：

http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/30fb8c8cceb9/src/share/vm/runtime/objectMonitor.hpp

1. wait() 方法

1.1 調用wait 方法時，必須目前線程持有該對象的monitor

1.2 對象調用wait 方法後，它會将目前線程放入該對象的 等待集合（wait set）中，在JVM 的C++源碼中，本質是放入一個ObjectMonitor 中，裡面有一個屬性叫 _WaitSet ，就是用于存放ObjectWait 對象，

而ObjectWait 對象本質就是一個連結清單結構。ObjectMonitor 中持有該ObjectWait 的數組,源碼如下：

// ObjectWaiter serves as a "proxy" or surrogate thread.
// TODO-FIXME: Eliminate ObjectWaiter and use the thread-specific
// ParkEvent instead.  Beware, however, that the JVMTI code
// knows about ObjectWaiters, so we'll have to reconcile that code.
// See next_waiter(), first_waiter(), etc.

class ObjectWaiter : public StackObj {
 public:
  enum TStates { TS_UNDEF, TS_READY, TS_RUN, TS_WAIT, TS_ENTER, TS_CXQ } ;
  enum Sorted  { PREPEND, APPEND, SORTED } ;
  ObjectWaiter * volatile _next;
  ObjectWaiter * volatile _prev;
  Thread*       _thread;
  jlong         _notifier_tid;
  ParkEvent *   _event;
  volatile int  _notified ;
  volatile TStates TState ;
  Sorted        _Sorted ;           // List placement disposition
  bool          _active ;           // Contention monitoring is enabled
 public:
  ObjectWaiter(Thread* thread);

  void wait_reenter_begin(ObjectMonitor *mon);
  void wait_reenter_end(ObjectMonitor *mon);
};


// initialize the monitor, exception the semaphore, all other fields
  // are simple integers or pointers
  ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0;
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL;
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ;
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
    _previous_owner_tid = 0;
  }
           

1.3 隻有當對象調用了notify 或者 notifyAll 方法，又或者是等待時間逾時，該對象會到wait set 中根據不同的政策将線程從中移除，并将線程放入到 Enter list 中，與其它等待的線程共同競争該對象的鎖，一旦擷取到monitor ，該線程就會繼續往下執行。

1.4 如果目前線程被其它線程打斷，那麼它産生 InterruptedException ，當該對象重新擷取了鎖狀态，那麼該異常會抛出。

2. notify ，nofityAll 方法

2.1 調用notify 方法後，它會喚醒目前對象中正在waiting(等待)的多個線程中的一個線程。

2.2 被喚醒的線程并不會馬上進行執行它後面的程式，它需要在目前線程讓出monitor 後，被喚醒線程擷取對象的鎖後，才可以執行

2.3 被喚醒的線程并不會存在優先權或者不足，它與其它阻塞線程一樣，公平競争着對象的鎖。

2.4 持有對象的鎖有三種方式： synchronized 代碼塊中， 對象的synchronized 方法， 類中的靜态的synchronized 方法

2.5 一次隻能有一個線程持有對象的monitor

3. Thread.sleep() 方法

線程的sleep() 方法，它會将目前對象進行阻塞，并且會一直持有目前對象的鎖。

4. wait 與 sleep的差別：

1. 關于wait方法:

1.1 wait 是Object 類執行個體本地方法，它底層是由C++實作，

1.2 它隻能在目前線程獲得了對象的monitor 之後 才允許被調用 (也就是必須在synchronized 的方法中或者代碼塊中)。如果沒有在裡面進行調用，則會抛出 java.lang.IllegalMonitorStateException 異常。

注意：網上有文章說調用該方法不用捕獲異常，這是非常錯誤的結論，讀者在看時，最好自己動手确認一下。

1.3 通過将目前線程放入 等待集合中，該線程被挂起，同時釋放掉目前對象的monitor ， 直到目前對象調用 nofity或者 notifyAll 方法後，才能被喚醒。

1.4被喚醒的的線程我會被移出wait set ,然後放入後到enter list 中，與其它等待線程一樣競争對象的monitor，如果拿到，則該線程則恢複原來操作繼續往下執行，否則将繼續等待。

PS:注意 wait 方法通常放入while 循環中進行，因為可能會出現假喚醒，而此時并不滿足條件 ，而讓代碼往下走。

2. 關于sleep 方法

2.1 它是Thread 類的靜态本地方法，它底層也是由C++實作，

2.2 它可以在任意地方被調用，需要異常的捕獲。

2.3 它會将目前線程進行休眠，同時并不會釋放與之相關的monitor.

2.4 它在休眠中會讓出CPU資源， 隻有休眠時間逾時後，線程恢複到可運作狀态。

2.5 當它被打斷時，會抛出 InterruptedException