join 异步阻塞介绍

join 异步阻塞介绍

join 操作的原理是:

阻塞当前的线程,直到准备合并的目标线程的执行完成。

线程的 join 合并流程:

在 Java 中,线程(Thread)的合并流程是:假设线程 A 调用了线程 B 的 B.join 方法,合并 B线程。那么,线程 A 进入阻塞状态,直到 B 线程执行完成。

使用 join 实现异步泡茶喝的实践案例

流程图:
 join 实现异步泡茶喝的流程
代码实现:

public class JoinDemo {
    public static final int SLEEP_GAP = 500;

    public static String getCurThreadName() {
        return Thread.currentThread().getName();
    }

    static class HotWaterThread extends Thread {
        public HotWaterThread() {
            super("** 烧水—Thread");
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("洗好水壶");
                System.out.println("灌上凉水");
                System.out.println("放在火上");
                //睡一段时间 代表烧水
                Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                System.out.println("水烧好了。");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("烧水 线程结束");
        }
    }

    static class WashThread extends Thread {
        public WashThread() {
            super("$$ 清洗线程");
        }

        @Override
        public void run() {

            try {
                System.out.println("洗茶杯");
                System.out.println("洗水壶");
                //睡一段时间 洗水壶
                Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                System.out.println("洗完了。");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("清洗 线程结束");
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        HotWaterThread hotWaterThread = new HotWaterThread();
        WashThread washThread = new WashThread();
        hotWaterThread.start();
        washThread.start();
        try {
            //合并烧水线程
            hotWaterThread.join();
            //合并清洗线程
            washThread.join();
            Thread.currentThread().setName("主线程");
            System.out.println("泡喝茶~~~");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("真好喝 拜拜~ 运行结束!");
    }
}

程序中有三个线程:(1)主线程 main;(2)烧水线程 hThread;(3)清洗线程 wThread。
main 主线程调用了 hThread.join()实例方法,合并烧水线程,也调用了 wThread.join()实例方法,合并清洗线程。

join 合并方法:

join 方法的应用场景:A 线程调用 B 线程的 join 方法,等待 B 线程执行完成;在 B 线程没有完成前,A 线程阻塞。

join 方法是有三个重载版本:

(1)void join():A 线程等待 B 线程执行结束后,A 线程重新恢复执行。
(2)void join(long millis):A 线程等待 B 线程执行一段时间,最长等待时间为 millis 毫秒。 超过 millis 毫秒后,不论 B 线程是否结束,A 线程重新恢复执行。
(3)void join(long millis,int nanos):等待 B 线程执行一段时间,最长等待时间为 millis 毫秒, 加 nanos 纳秒。超过时间后,不论 B 线程是否结束,A 线程重新恢复执行。

注意以下容易混淆的几点:

(1)join 是实例方法,不是静态方法,需要使用线程对象去调用,如 thread.join()。
(2)join 调用时,不是线程所指向的目标线程阻塞,而是当前线程阻塞。
(3)只有等到当前线程所指向的线程执行完成,或者超时,当前线程才能重新恢复执行。

join 有一个问题:被合并的线程没有返回值。例如,在烧水的实例中,如果烧水线程的执行结束,main 线程是无法知道结果的。同样,清洗线程的执行结果,main 线程也是无法知道的。形象地说,join 线程合并就是一像一个闷葫芦。只能发起合并线程,不能取到执行结果。

如果需要获得异步线程的执行结果,怎么办呢?可以使用 Java 的 FutureTask 系列类。
点击查看 Java 的 FutureTask介绍

<think> 首先,用户的问题是关于pthread_join阻塞的原理、使用场景及解决方法。我需要基于提供的引用信息来回答。 回顾系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。 用户引用了四篇文章: - [^1]:描述pthread_join阻塞函数,线程调用它时会被挂起,直到目标线程终止。 - [^2]:提供pthread_join的函数声明。 - [^3]:讨论pthread_detach与pthread_join的区别,给出使用pthread_detach的示例。 - [^4]:解释pthread_join回收线程资源的功能,包括阻塞和不阻塞的说明。 用户的问题焦点是pthread_join阻塞的原理、使用场景及解决方法。 结构化回答: 1. **原理**:解释pthread_join如何阻塞调用线程,直到目标线程结束。 2. **使用场景**:描述在什么情况下使用pthread_join。 3. **解决方法**:指的是如何避免阻塞或不使用阻塞的方式;引用中提到pthread_detach作为替代方案。 回答必须包括: - 在相关部分添加引用标识。 - 使用中文。 - 最后生成相关问题。 大纲回答: - **pthread_join阻塞的原理**: - 调用pthread_join时,调用线程会被挂起(阻塞),直到指定的线程终止。 - 一旦目标线程结束,调用线程才能继续执行。 - 引用[^1]说:"pthread_join是一个阻塞函数。当一个线程调用pthread_join时,该线程会被挂起,进入等待状态,直到目标线程终止。" 所以,在回答中引用这个。 - **使用场景**: - 当需要等待另一个线程完成执行并获取其返回值时使用。 - 例如,在主线程等待工作线程完成工作并回收资源时。 - 引用[^3]提到使用pthread_join的场景:"主线程在 pthread_join() 处阻塞等待工作线程完成工作线程返回结果给主线程线程负责释放工作线程分配的内存资源"。 - 引用[^4]也说:"等待子线程结束,并回收子线程资源。" - **解决方法**(避免阻塞): - 使用pthread_detach:将线程设置为分离状态,这样线程结束时资源自动回收,不需要主线程等待。 - 引用[^3]提供了pthread_detach的示例代码,展示了如何在不阻塞线程的情况下处理线程。 - 其他方法可能包括使用异步机制,但引用中主要强调pthread_detach。 添加引用标识: - 在引用信息结束时添加,例如:"...直到目标线程终止。[^1]" 生成相关问题: - 至少三个相关问题,基于主题。 - 例如: 1. pthread_join和pthread_detach的主要区别是什么? 2. 在多线程编程中,如何确保线程安全地回收资源? 3. pthread_join在哪些情况下会导致死锁? 代码示例:如果有必要,可以引用或简要描述,但用户没有要求代码,所以可能不需要完整代码块。 使用数学表达式:由于主题是线程编程,没有明显的数学内容,所以可能不需要LaTeX数学表达式。但如果涉及,如线程ID或参数,可以用行内格式。 确保回答真实可靠:基于提供的引用信息回答。 最终回答结构: 1. 介绍pthread_join阻塞的原理。 2. 解释使用场景。 3. 讨论解决方法。 4. 生成相关问题。 </think> ### pthread_join阻塞的原理、使用场景及解决方法 在POSIX线程(pthread)编程中,`pthread_join` 是一种用于线程同步的关键函数,其阻塞行为是多线程资源管理的基础。下面我将基于提供的引用信息,逐步解释其原理、使用场景及解决方法。 #### 1. **pthread_join阻塞的原理** - `pthread_join` 是一个阻塞函数,当调用线程(例如主线程)执行 `pthread_join` 时,该线程会被挂起并进入等待状态,直到指定的目标线程终止。这意味着调用线程无法继续执行后续代码,直到目标线程完成其任务。这种阻塞机制确保了线程资源的同步回收和安全访问[^1]。 - 函数原型为: ```c int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); ``` 其中,`thread` 是目标线程的标识符,`retval` 用于存储目标线程的退出状态(例如返回值)。如果目标线程未终止,调用线程会被阻塞;如果目标线程已终止,`pthread_join` 立即返回并回收线程资源[^2][^4]。 - 阻塞的底层原理涉及线程调度和内核级等待队列:调用线程被操作系统调度器挂起,并添加到目标线程的等待队列中。一旦目标线程调用 `pthread_exit` 或正常结束,操作系统会唤醒调用线程,并传递退出状态[^1]。 #### 2. **pthread_join的使用场景** `pthread_join` 主要用于需要同步线程执行和资源回收的场景: - **获取线程返回值**:当主线程需要收集工作线程的计算结果或状态时。例如,在一个多线程计算任务中,主线程调用 `pthread_join` 阻塞等待所有工作线程完成,并汇总结果[^3]。 - **资源回收**:线程结束后,其分配的内存资源(如堆栈)不会自动释放;`pthread_join` 确保主线程显式回收这些资源,防止内存泄漏[^4]。 - **线程同步**:在顺序执行逻辑中,确保某些线程完成后才开始后续操作。例如,在主线程启动多个工作线程后,必须等待所有线程结束才能退出程序[^3]。 - **不适合场景**:如果不需要等待线程结束或获取结果(如后台日志记录),使用 `pthread_join` 会导致不必要的阻塞延迟,此时应考虑替代方案(见下文)[^3]。 #### 3. **解决阻塞方法** 为避免 `pthread_join` 的阻塞问题,可以采用以下方法: - **使用 pthread_detach**: - 将线程设置为分离状态(detached),线程结束时资源自动回收,无需主线程阻塞等待。函数调用为 `pthread_detach(pthread_t thread)`。 - 适用场景:当线程执行独立任务(如日志记录或网络请求)且主线程不关心其结果时。引用[^3]的示例代码展示了这一点:日志线程被分离后,主线程继续处理用户请求而不阻塞。 - 优点:减少阻塞,提高程序并发性能。 - **异步回调机制**: - 结合回调函数或事件循环,主线程在目标线程结束时通过信号或回调通知处理结果,避免主动等待。这在事件驱动架构中常见。 - **线程池管理**: - 使用线程池预先创建线程,并通过队列管理任务,减少频繁 `pthread_join` 调用造成的阻塞开销。 - **超时机制**: - 在 `pthread_join` 调用中添加超时检查(如结合条件变量),但这不是标准支持,需自定义实现。 关键建议:在不需要同步结果时,优先使用 `pthread_detach`;在必须等待结果时,确保 `pthread_join` 的目标线程能可靠终止,避免死锁[^3][^4]。 ####
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