文章簡介
很多人對Thread.join的作用以及實現(xiàn)了解得很少粪躬，畢竟這個api我們很少使用毅否。這篇文章仍然會結(jié)合使用及原理進行深度分析
內(nèi)容導航
- Thread.join的作用
- Thread.join的實現(xiàn)原理
- 什么時候會使用Thread.join
Thread.join的作用
之前有人問過我一個這樣的面試題
Java中如何讓多線程按照自己指定的順序執(zhí)行？
這個問題最簡單的回答是通過Thread.join來實現(xiàn)秸脱，久而久之就讓很多人誤以為Thread.join是用來保證線程的順序性的簇秒。
下面這段代碼演示了Thread.join的作用
public class JoinDemo extends Thread{
int i;
Thread previousThread; //上一個線程
public JoinDemo(Thread previousThread,int i){
this.previousThread=previousThread;
this.i=i;
}
@Override
public void run() {
try {
//調(diào)用上一個線程的join方法瞬女，大家可以自己演示的時候可以把這行代碼注釋掉
previousThread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("num:"+i);
}
public static void main(String[] args) {
Thread previousThread=Thread.currentThread();
for(int i=0;i<10;i++){
JoinDemo joinDemo=new JoinDemo(previousThread,i);
joinDemo.start();
previousThread=joinDemo;
}
}
}
上面的代碼，注意 previousThread.join部分榕茧，大家可以把這行代碼注釋以后看看運行效果发乔，在沒有加join的時候運行的結(jié)果是不確定的。加了join以后雪猪，運行結(jié)果按照遞增的順序展示出來栏尚。
thread.join的含義是當前線程需要等待previousThread線程終止之后才從thread.join返回。簡單來說只恨，就是線程沒有執(zhí)行完之前译仗，會一直阻塞在join方法處。
下面的圖表現(xiàn)了join對于線程的作用
Thread.join的實現(xiàn)原理
線程是如何被阻塞的官觅？又是通過什么方法喚醒的呢纵菌？先來看看Thread.join方法做了什么事情
public class Thread implements Runnable {
...
public final void join() throws InterruptedException {
join(0);
}
...
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}
if (millis == 0) { //判斷是否攜帶阻塞的超時時間，等于0表示沒有設置超時時間
while (isAlive()) {//isAlive獲取線程狀態(tài)休涤，無線等待直到previousThread線程結(jié)束
wait(0); //調(diào)用Object中的wait方法實現(xiàn)線程的阻塞
}
} else { //阻塞直到超時
while (isAlive()) {
long delay = millis - now;
if (delay <= 0) {
break;
}
wait(delay);
now = System.currentTimeMillis() - base;
}
}
}
...
從join方法的源碼來看咱圆，join方法的本質(zhì)調(diào)用的是Object中的wait方法實現(xiàn)線程的阻塞笛辟，wait方法的實現(xiàn)原理我們在后續(xù)的文章再說詳細闡述。但是我們需要知道的是序苏，調(diào)用wait方法必須要獲取鎖手幢，所以join方法是被synchronized修飾的，synchronized修飾在方法層面相當于synchronized(this),this就是previousThread本身的實例忱详。
有很多人不理解join為什么阻塞的是主線程呢? 不理解的原因是阻塞主線程的方法是放在previousThread這個實例作用围来，讓大家誤以為應該阻塞previousThread線程。實際上主線程會持有previousThread這個對象的鎖匈睁，然后調(diào)用wait方法去阻塞监透，而這個方法的調(diào)用者是在主線程中的。所以造成主線程阻塞航唆。
第二個問題胀蛮，為什么previousThread線程執(zhí)行完畢就能夠喚醒住線程呢？或者說是在什么時候喚醒的糯钙？
要了解這個問題醇滥，我們又得翻jdk的源碼，但是如果大家對線程有一定的基本了解的話超营，通過wait方法阻塞的線程鸳玩，需要通過notify或者notifyall來喚醒。所以在線程執(zhí)行完畢以后會有一個喚醒的操作演闭，只是我們不需要關心不跟。
接下來在hotspot的源碼中找到 thread.cpp，看看線程退出以后有沒有做相關的事情來證明我們的猜想.
void JavaThread::exit(bool destroy_vm, ExitType exit_type) {
assert(this == JavaThread::current(), "thread consistency check");
...
// Notify waiters on thread object. This has to be done after exit() is called
// on the thread (if the thread is the last thread in a daemon ThreadGroup the
// group should have the destroyed bit set before waiters are notified).
ensure_join(this);
assert(!this->has_pending_exception(), "ensure_join should have cleared");
...
觀察一下 ensure_join(this)這行代碼上的注釋米碰，喚醒處于等待的線程對象窝革，這個是在線程終止之后做的清理工作，這個方法的定義代碼片段如下
static void ensure_join(JavaThread* thread) {
// We do not need to grap the Threads_lock, since we are operating on ourself.
Handle threadObj(thread, thread->threadObj());
assert(threadObj.not_null(), "java thread object must exist");
ObjectLocker lock(threadObj, thread);
// Ignore pending exception (ThreadDeath), since we are exiting anyway
thread->clear_pending_exception();
// Thread is exiting. So set thread_status field in java.lang.Thread class to TERMINATED.
java_lang_Thread::set_thread_status(threadObj(), java_lang_Thread::TERMINATED);
// Clear the native thread instance - this makes isAlive return false and allows the join()
// to complete once we've done the notify_all below
//這里是清除native線程吕座，這個操作會導致isAlive()方法返回false
java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);
lock.notify_all(thread);//注意這里
// Ignore pending exception (ThreadDeath), since we are exiting anyway
thread->clear_pending_exception();
}
ensure_join方法中虐译，調(diào)用 lock.notify_all(thread); 喚醒所有等待thread鎖的線程，意味著調(diào)用了join方法被阻塞的主線程會被喚醒吴趴； 到目前為止漆诽，我們基本上對join的原理做了一個比較詳細的分析
總結(jié)，Thread.join其實底層是通過wait/notifyall來實現(xiàn)線程的通信達到線程阻塞的目的锣枝；當線程執(zhí)行結(jié)束以后厢拭，會觸發(fā)兩個事情，第一個是設置native線程對象為null撇叁、第二個是通過notifyall方法供鸠，讓等待在previousThread對象鎖上的wait方法被喚醒。
什么時候會使用Thread.join
在實際應用開發(fā)中陨闹，我們很少會使用thread.join楞捂。在實際使用過程中薄坏，我們可以通過join方法來等待線程執(zhí)行的結(jié)果，其實有點類似future/callable的功能寨闹。
我們通過以下偽代碼來說明join的使用場景
public void joinDemo(){
//....
Thread t=new Thread(payService);
t.start();
//....
//其他業(yè)務邏輯處理,不需要確定t線程是否執(zhí)行完
insertData();
//后續(xù)的處理胶坠，需要依賴t線程的執(zhí)行結(jié)果，可以在這里調(diào)用join方法等待t線程執(zhí)行結(jié)束
t.join();
}
