多线程 join 方法

1. 前言

本节对 join 方法进行深入的剖析，主要内容点如下：

了解 join 方法的作用，初步的理解 join 方法的使用带来的效果是学习本节内容的基础；
了解 join 方法异常处理，我们在使用 join 方法是，需要对 join 方法进行有效的异常处理；
通过匿名内部类创建Thread 是我们本节代码示例所使用的的方式，对这种方式的掌握在后续工作中非常重要；
掌握 join 方法如何使用，这是本节的重点内容，也是本节的核心内容；
掌握带参数的 join 方法使用，在后续开发过程中，如果对接口的最大返回时间有要求的话，某些情况下会用到带参数的 join 方法，次重点内容。

2. join 方法的作用

方法定义：多线程环境下，如果需要确保某一线程执行完毕后才可继续执行后续的代码，就可以通过使用 join 方法完成这一需求设计。

在项目实践中经常会遇到一个场景，就是需要等待某几件事情完成后主线程才能继续往下执行，比如多个线程加载资源，需要等待多个线程全部加载完毕再汇总处理。

Thread 类中有一个 join 方法就可以做这个事情，join 方法是 Thread 类直接提供的。join 是无参且返回值为 void 的方法。
图片描述
如上图所示，假如有 3 个线程执行逻辑，线程 1 需要执行5秒钟，线程 2 需要执行10 秒钟，线程 3 需要执行 8 秒钟。如果我们的开发需求是：必须等 3 条线程都完成执行之后再进行后续的代码处理，这时候我们就需要使用到 join 方法。

使用 join 方法后：

第 5 秒钟：线程 1 执行完毕；线程 2 执行了一半；线程 3 还差 3 秒执行完毕；
第 8 秒钟：线程 1 等待了 3 秒；线程 3 执行完毕；线程 2 还差 2 秒执行完毕；
第10 秒钟：线程 1 等待了 5 秒；线程 3 等待了 2 秒；线程 2 执行完毕；
从线程 2 执行结束的那一刻：三条线程同时进行后续代码的执行。

这就是 join 方法的作用与解释。

3. join 方法异常处理

join 方法是 Thread 类中的方法，为了了解该方法的异常处理，我们先来简要的看下 join 方法的 JDK 源码：

public final void join() throws InterruptedException {
        join(0);
}

从源代码中我们可以看到， join 方法抛出了异常：

throws InterruptedException

所以，我们在使用 join 方法的时候，需要对 join 方法的调用进行 try catch 处理或者从方法级别进行异常的抛出。

try-catch 处理示例：

public class DemoTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程："+Thread.currentThread()+" 正在执行...");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new DemoTest());
        t1. start();
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            // 异常捕捉处理
        }
    }
}

throws 异常处理示例：

public class DemoTest implements Runnable throws InterruptedException {
    @Override
    public void run() {...}
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new DemoTest());
        t1. start();
        t1.join();
    }
}

4. join 方法如何使用

为了更好的了解 join 方法的使用，我们首先来设计一个使用的场景。
场景设计：

线程 1 ：执行时间 5 秒钟；
线程 2 ：执行时间 10 秒钟；
线程 3 ：执行 8 秒钟。

需求：我们需要等 3 个线程都执行完毕后，再进行后续代码的执行。3 个线程执行完毕后，请打印执行时间。

期望结果： 10 秒执行时间。
看到这个是不是似曾相识呢？这就是我们本节第 2 知识点所举出的示例，现在我们来进行代码实现和验证，体会 join 方法的使用。

实例：

public class DemoTest{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread threadOne = new Thread(new Runnable() { //线程 1
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep (5000 ); //线程 1 休眠 5 秒钟
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println ("线程 1 休眠 5 秒钟，执行完毕。");
            }
        });

        Thread threadTwo = new Thread(new Runnable() { //线程 2
            ...
                    Thread.sleep (10000 ); //线程 2 修眠 10 秒钟
            ...
                System.out.println ("线程 2 修眠 10 秒钟，执行完毕。");
            }
        });

        Thread threadThree = new Thread(new Runnable() {//线程 3
            ...
                    Thread.sleep (8000 ); //线程 3 修眠 8 秒钟
            ...
                System.out.println ("线程 3 修眠 8 秒钟，执行完毕。");
            }
        });

        Long startTime = System.currentTimeMillis();
        threadOne. start();threadTwo. start();threadThree. start();
        System.out.println("等待三个线程全部执行完毕再继续向下执行,我要使用 join 方法了。");
        threadOne.join(); //线程 1 调用 join 方法
        threadTwo.join(); //线程 2 调用 join 方法
        threadThree.join(); //线程 3 调用 join 方法
        Long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("三个线程都执行完毕了，共用时： "+ (endTime - startTime) + "毫秒");
    }
}

执行结果验证：

等待三个线程全部执行完毕再继续向下执行,我要使用 join 方法了。
线程 1 休眠 5 秒钟，执行完毕。
线程 3 修眠 8 秒钟，执行完毕。
线程 2 修眠 10 秒钟，执行完毕。
三个线程都执行完毕了，共用时： 10002毫秒

从执行的结果来看，与我们对 join 方法的理解和分析完全相符，请同学也进行代码的编写和运行，加深学习印象。

5. 带参数的 join 方法使用

除了无参的 join 方法以外， Thread 类还提供了有参 join 方法如下：

public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException

该方法的参数 long millis 代表的是毫秒时间。

方法作用描述：等待 millis 毫秒终止线程，假如这段时间内该线程还没执行完，也不会再继续等待。
结合上一个知识点的代码，我们都是调用的无参 join 方法，现在对上一个知识点代码进行如下调整：

threadOne.join(); //线程 1 调用 join 方法
threadTwo.join(3000); //线程 2 调用 join 方法
threadThree.join(); //线程 3 调用 join 方法

从代码中我们看到，线程 2 使用 join 方法 3000 毫秒的等待时间，如果 3000 毫毛后，线程 2 还未执行完毕，那么主线程则放弃等待线程 2，只关心线程 1 和线程 3。

我们来看下执行结果：

等待三个线程全部执行完毕再继续向下执行,我要使用 join 方法了。
线程 1 休眠 5 秒钟，执行完毕。
线程 3 修眠 8 秒钟，执行完毕。
三个线程都执行完毕了，共用时： 8000毫秒
线程 2 修眠 10 秒钟，执行完毕。

从执行结果来看，总用时 8000 毫秒，因为线程 2 被放弃等待了，所以只考虑线程 1 和线程 3 的执行时间即可。

6. 小结

在实际的开发场景中，经常会设计到对 join 方法的使用，无参方法使用更加常见，了解 join 方法的使用非常重要。

本节重中之重，就是掌握 join 方法的使用，join 方法在后续的开发工作中非常关键，很多情况下都会有所使用。