一篇文章帶你徹底搞懂join的用法

java多執行緒裡的join，從字面意思來看是聯合，合併的意思，但如果面試時這麼回答，基本上可以斷定面試者還沒搞懂。join究竟能幹什麼，今天給出一個最通俗的解釋，那就是在多執行緒環境下實現暫時以單執行緒執行，或者說在並行執行的環境中實現暫時以序列執行。為了說明這個問題，我們看一段再常見不過的程式碼，程式碼內容是，讓三個執行緒分佈去列印一段內容

//程式碼塊
1

public class TestJoin {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t1 = new Thread(new DoSth());

        Thread t2 = new Thread(new DoSth());

        Thread t3 = new Thread(new DoSth());

        t1.start();

        t2.start();

        t3.start();

        System.out.println(
"主執行緒執行");

    }

}



class DoSth implements Runnable {

    @Override

    public void run() {

        
int n = 
5;

        
while (n > 
0) {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName());

            try {

                Thread.sleep(
1);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            n--;

        }

    }

}

執行結果如下：

執行緒1執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒1執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒1執行

執行緒1執行

執行緒1執行

可見三個執行緒各自並行執行，並無明確的先後順序。但如果我們在t.start()後面加上這行程式碼，

//程式碼塊2


t1.start();


t1.join();

看會出現看什麼樣的結果：

執行緒1執行

執行緒1執行

執行緒1執行

執行緒1執行

執行緒1執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

執行緒3執行

執行緒2執行

可以看到執行緒1執行結束之後執行緒2和3才開始執行，可見線上程1執行過程中，其他執行緒並未執行，執行緒1結束後，執行緒2，執行緒3開始並行執行，這就印證了前面的結論，即：join的作用是在多執行緒環境下暫時以單執行緒執行。明白了這一點，接下來的問題是，這個特性是怎麼實現的呢？我們跟到原始碼：可以看到

//程式碼塊3

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) {

    
while (isAlive()) {

        wait(
0);

    }

} 
else {

    
while (isAlive()) {

        
long delay = millis - now;

        
if (delay <= 
0) {

            
break;

        }

        wait(delay);

        now = System.currentTimeMillis() - 
base;

    }

}

}

在第12行呼叫了wait，注意這裡的wait，它並不是指執行緒執行緒1物件執行wait，而是執行緒1的呼叫者，也就是相當於在主執行緒去執行wait，可等價理解為以下虛擬碼：

t1
.start();


while(t1.isAlive()){

    
Thread
.currentThread()
.doWait()

}

此時執行流程會在程式碼塊3的11-13行迴圈執行，當執行緒1執行完畢時，其生命週期結束，isAlive()返回false，11-13行退出迴圈，繼續執行下面的程式碼，此時又切換為並行執行狀態。對於以上執行效果，我們完全可以不用建立t1執行緒，而是把在主執行緒中直接去呼叫t1的核心邏輯，程式碼如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    
//Thread t1 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"執行緒1");

    Thread t2 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"執行緒2");

    Thread t3 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"執行緒3");

    
//t1.start();

    
//t1.join();

    
new DoSth().run();
//直接呼叫業務邏輯，而不是分配執行緒去執行

    t2.start();

    t3.start();

    System.out.println(
"主執行緒執行");

}

和之前的程式碼相比，本來需要在子執行緒t1中執行的內容，透過在主執行緒中執行達到了相同的效果，而這種特性，就體現了所謂的join，現在你明白為什麼叫join了吧？join在實際應用當中有什麼用呢？把以上程式碼改造一下，用一個例子來說明。

public 
static 
void 
main(
String[] args) throws InterruptedException {

    Thread t1 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"小組1");

    Thread t2 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"小組2");

    Thread t3 = 
new Thread(
new DoSth(), 
"小組3");

    t1.start();

    t2.start();

    t3.start();

    t1.
join();

    t2.
join();

    t3.
join();

    System.
out.println(
"集合完畢");

}

執行結果：

小組3正在集合

小組1正在集合

小組2正在集合

小組3正在集合

小組1正在集合

小組2正在集合

小組3正在集合

小組1正在集合

集合完畢

當我們需要多個子執行緒分佈去完成各自的任務，並在這些子執行緒全部完成後，主執行緒做統一彙總時，join就派上用場了。不過細心的讀者會發現，這些子執行緒並未返回任何結果，如果我們需要返回結果供主執行緒使用時，該怎麼實現，針對這一需求，單靠實現Runnable的方式已經無法做到了，此時需要用到另外的介面：Feature和Callable。