Thread的Join方法原理
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「編了個(gè)程」，作者Yasin x 。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系編了個(gè)程公眾號(hào)。
Y說(shuō)
今天沒(méi)什么要說(shuō)的。我個(gè)人很喜歡拍天空的照片，放一張前段時(shí)間晚上拍的照片吧。
join方法釋放鎖嗎?
前段時(shí)間，有一個(gè)讀者私信我，問(wèn)了這么一個(gè)問(wèn)題：Thread實(shí)例的join方法內(nèi)部是調(diào)用的wait方法，而wait方法是會(huì)釋放鎖的，為什么網(wǎng)上很多文章(包括我們之前寫(xiě)的開(kāi)源書(shū)《深入淺出Java多線程》)會(huì)說(shuō)join方法不釋放鎖?
釋放thread對(duì)象鎖
我們先用書(shū)中的一個(gè)例子說(shuō)起：
- public class Join {
- static class ThreadA implements Runnable {
- @Override
- public void run() {
- try {
- System.out.println("我是子線程，我先睡一秒");
- Thread.sleep(1000);
- System.out.println("我是子線程，我睡完了一秒");
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- Thread thread = new Thread(new ThreadA());
- thread.start();
- thread.join();
- System.out.println("如果不加join方法，我會(huì)先被打出來(lái)，加了就不一樣了");
- }
- }
在這個(gè)例子中，我們?cè)趍ain方法中調(diào)用了thread.join()，打印出來(lái)的效果就是：
- 我是子線程，我先睡一秒
- 我是子線程，我睡完了一秒
- 如果不加join方法，我會(huì)先被打出來(lái)，加了就不一樣了
這個(gè)例子想要表達(dá)的意圖很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)thread實(shí)例的join方法，達(dá)到main線程等待thread線程執(zhí)行完后再繼續(xù)執(zhí)行的效果。
那join方法底層是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的呢?究竟會(huì)不會(huì)釋放鎖呢?我們點(diǎn)進(jìn)去看看源碼。
- if (millis == 0) {
- while (isAlive()) {
- wait(0);
- }
- } else {
- while (isAlive()) {
- long delay = millis - now;
- if (delay <= 0) {
- break;
- }
- wait(delay);
- now = System.currentTimeMillis() - base;
- }
- }
可以看到，join的底層是調(diào)用的wait(long)方法。而wait方法是Object類(lèi)型的實(shí)例方法，會(huì)釋放當(dāng)前Object的鎖，且需要拿到當(dāng)前Object的鎖才行。
這么說(shuō)可能有點(diǎn)繞。眾所周知，「Java的鎖其實(shí)本質(zhì)上是對(duì)象鎖」，因?yàn)槲覀兦懊嬲{(diào)用的是thread.join()，所以這里的“鎖”對(duì)象其實(shí)thread這個(gè)對(duì)象。那這里wait釋放的是thread這個(gè)對(duì)象鎖。
我們把上面的main方法簡(jiǎn)單改一下，用另一個(gè)線程是占住thread這個(gè)對(duì)象鎖，就比較直觀了：
- public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
- Thread thread = new Thread(new ThreadA());
- thread.start();
- new Thread(() -> {
- // 把thread對(duì)象作為鎖占住，這樣下面的join里面的wait只有等鎖釋放了才能執(zhí)行。
- synchronized (thread) {
- try {
- System.out.println("我占住了thread鎖");
- Thread.sleep(10000);
- System.out.println("我thread鎖釋放了");
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }).start();
- thread.join();
- System.out.println("如果不加join方法，我會(huì)先被打出來(lái)，加了就不一樣了");
- }
打印結(jié)果：
- 我是子線程，我先睡一秒
- 我占住了thread鎖
- 我是子線程，我睡完了一秒
- 我thread鎖釋放了
- 如果不加join方法，我會(huì)先被打出來(lái)，加了就不一樣了
這就印證了那句話：wait方法執(zhí)行前，是需要獲取當(dāng)前對(duì)象的鎖的。
所以回歸到最開(kāi)始的問(wèn)題：join()方法會(huì)釋放鎖嗎?嚴(yán)瑾的答案是它會(huì)釋放thread實(shí)例的對(duì)象鎖，但不會(huì)釋放其它對(duì)象鎖(包括main線程)。stackoverflow也對(duì)這個(gè)有討論：Does Thread.join() release the lock? Or continue to hold it?。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你說(shuō)它釋放了鎖也對(duì)，因?yàn)樗_實(shí)通過(guò)wait方法釋放了thread對(duì)象鎖，你說(shuō)它沒(méi)釋放鎖也對(duì)，因?yàn)閺恼{(diào)用線程的角度來(lái)看，它并沒(méi)有釋放當(dāng)前調(diào)用線程持有的對(duì)象鎖。
當(dāng)然，為了防止其它讀者看到這也有這個(gè)疑惑，我直接把文中的這句話刪掉了。
^image.png^
誰(shuí)喚醒了?
源碼看到這，我又有了一個(gè)新的疑問(wèn)：join方法內(nèi)部是一個(gè)while循環(huán)。wait釋放了鎖，那必然會(huì)有一個(gè)人來(lái)喚醒它，程序才能夠繼續(xù)往下走。那必然有一個(gè)地方調(diào)用了thread對(duì)象的notify方法。
我們?cè)赥hread類(lèi)里面可以找到一個(gè)exit()方法，上面?zhèn)渥?xiě)著：This method is called by the system to give a Thread a chance to clean up before it actually exits.
這么簡(jiǎn)單的英文大家應(yīng)該都能看懂吧?
里面有這么一段代碼：
- if (group != null) {
- group.threadTerminated(this);
- group = null;
- }
- void threadTerminated(Thread t) {
- synchronized (this) {
- remove(t);
- if (nthreads == 0) {
- notifyAll();
- }
- if (daemon && (nthreads == 0) &&
- (nUnstartedThreads == 0) && (ngroups == 0))
- {
- destroy();
- }
- }
- }
一開(kāi)始我以為是在這里喚醒的，但仔細(xì)一看，這里調(diào)用的對(duì)象是ThreadGroup的實(shí)例，而不是thread實(shí)例。所以應(yīng)該不是這個(gè)地方。
經(jīng)過(guò)一通google之后，我又在stackoverflow上找到了正確的答案(stackoverflow, yyds)：who and when notify the thread.wait() when thread.join() is called?
答案顯示，這是在JVM層面去做的事：
- 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
- java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);
- lock.notify_all(thread);
- // Ignore pending exception (ThreadDeath), since we are exiting anyway
- thread->clear_pending_exception();
- }
可以看到除了notify_all以外，它其實(shí)做了很多掃尾的工作。包括處理異常、設(shè)置線程狀態(tài)等。
如果線程沒(méi)啟動(dòng)
再把代碼改一下，如果線程沒(méi)有通過(guò)start啟動(dòng)會(huì)怎樣呢?
- Thread thread = new Thread(new ThreadA());
- // thread.start();
- thread.join();
- System.out.println("如果不加join方法，我會(huì)先被打出來(lái)，加了就不一樣了");
會(huì)直接執(zhí)行最后一行代碼打印出來(lái)。
看join源碼就知道了，在wait之前，會(huì)有一個(gè)isAlive()的判斷，看當(dāng)前線程是否是alive的。如果沒(méi)有start，那就會(huì)直接返回false，不進(jìn)入wait。
總結(jié)
join方法會(huì)釋放thread對(duì)象鎖，底層是wait方法，在JVM層面通過(guò)notify_all來(lái)喚醒的。
