线程方法join/join(timeout)源码分析

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join/join(timeout)方法可以通知让主线程等待，直到子线程结束后，主线程再继续执行，那么究竟是怎样实现的呢？

本章内容主要探究的问题：

(1). 从源码层面剖析join/join(timeout)方法到底做了什么？

(2). 线程join方法阻塞，那么什么时候唤醒？如何唤醒？

好了接下来一起分析…

1. 在java中的join方法是调用重载的join(timeout)方法(图1-1)，相当于join(0)；在join(timeout)中，是一个synchronized修饰的方法，里面会判断传入的时间参数不能小于0，小于抛出参数异常；
2. 接下来如果传入的参数为0，也就是join()方法调用进来的，会调用isAlive()方法检查线程是否存活，存活则调用wait(0)方法让其进入无限等待…
3. 如果参数大于0，也就是join(timeout)调用进来的，会根据传入的时间参数和当前时间进行计算，时间已到则退出，否则继续wait(timeout)循环等待。
   注意：
   这里的isAlive()方法是判断调用此join()方法的线程是否存活(t1线程)，这里的wait()/wait(timeout)方法是让主线程进行等待(mian线程)。

synchronized锁是this锁，也就是说谁来调用join()方法，谁就是锁(这里锁就是t1)。
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(图1-1)
4. 好了，到了这里，也就是说join()方法的本质是wait()方法；当调用wait(timeout)方法，timeout>0则到了等待时间后自动唤醒，timeout=0时，会无限等待，那么无线等待由谁来唤醒呢？wait方法可以看我之前的博客线程方法wait/wait(timeout)源码分析)

5. 若是对多线程有多一些研究的朋友就就会了解到，当线程执行结束后(也就是出了}花括号之后)，会在jvm层面调用exit()方法进行释放锁。
   在jvm的JavaThread::exit()方法中，会调用一个ensure_join()方法(图1-2)，在此方法中，创建了ObjectLocker对象，实际上是进行了加锁(构造函数加锁)；调用lock.notify_all()方法进行挪动在waitSet的线程节点；还并没有唤醒，也就是说…现在已经加了锁，在哪里释放锁呢？

注意：(线程唤醒并不是notify方法唤醒的，notify方法只是挪动线程包装节点(ObjectWaiter)，真正唤醒是在出了锁之后唤醒，可以阅读我之前的文章线程方法notify/notifyAll源码分析)。

(图1-2)

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在c++语法中，有一种析构函数，析构函数与构造函数是相反的，构造方法用于开辟内存空间，创建对象；而析构函数用于资源释放；析构函数是c++自动调用的；也就是说，调用构造函数创建对象，使用完后会自动调用析构函数释放资源。
构造函数为ObjectLocker(),析构函数为~ObjectLocker()。(图1-3)

6. 释放锁：这里是通过构造创建了ObjectLocker对象，实现了加锁，在方法结束时，会自动调用~ObjectLocker析构函数，在析构函数中进行释放锁，唤醒线程。

(图1-3)

也就是说，在线程执行结束后，在jvm的c++层面为你(加锁(线程的内置锁)，唤醒，释放锁)。

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代码证明：
测试：有t1和t2两个线程，t1进入后打印 t1…start，然后休眠2s；t2线程持有t1的锁，也会打印 t2…start，休眠5s后挂起；

按照逻辑，t1只休眠2s，会先醒来，打印 t1…end 然后t1执行结束；

t2在5s后醒来，打印t1线程是否存活，发现t1线程仍然存活！然后wait挂起，最后居然打印出了 t2…end。

疑问：当t1执行完后，t2打印t1的线程状态，为何还是处于存活状态？ t2线程中调用了wait方法等待，是如何被唤醒的呢？有兴趣可以把下面代码运行试一试

/**
 * 测试线程join方法
 *
 * 测试：有t1和t2两个线程，t1进入后打印 t1...start,然后休眠2s；t2线程持有t1的锁，也会打印 t2...start，休眠5s后挂起；
 * 按照逻辑，t1只休眠2s，会先醒来，打印 t1..end 然后t1执行结束；
 * t2在5s后醒来，打印t1线程是否存活，发现t1线程仍然存活！然后wait挂起，最后居然打印出了 t2...end。
 * 疑问：1.当t1执行完后，t2打印t1的线程状态，为何还是处于存活状态？
 *      2.t2线程中调用了wait方法等待，是如何被唤醒的呢？
 *
 * join方法的本质，是判断join的线程是否存活，如果存活，那么当前线程将wait等待直至join的线程死亡； 实质上是调用wait方法
 * 何时唤醒？当join的线程执行结束后，会在jvm的c++层面（加锁(t1的内置锁)，唤醒，释放锁），其中调用了notifyAll方法
 * 也就是在锁退出时，调用c++的exit方法，在exit中的ensure_join方法里，创建ObjectLocker对象进行加锁，然后~ObjectLocker析构函数里释放锁
 *
 * 解答：1. t1线程执行完后，t2线程休眠时，t1其实并没有真正执行结束，因为还需要进行(加锁，唤醒，释放锁)，而现在t2线程拿着t1的锁，
 *         t1只有等待t2执行完后才能获取到锁，所以在t2的5s醒来之后，打印t1仍为存活状态。
 *      2.在t1执行完之后，在jvm的c++层面进行(加锁，唤醒，释放锁),所以t2是在这里进行唤醒的。
 */
public class TestJoin {

    public static void main(String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..start");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..end");
            }//线程执行结束后 会在jvm的c++层面会给你（加锁(t1的内置锁)，唤醒，释放锁）
        }, "t1");


        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (t1) {//使用t1锁时，当t1线程执行完毕后会被唤醒
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..start");
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println(t1.isAlive());//睡眠5s，占用着t1的锁，所以t1无法真正执行完毕(因为线程结束后需要加锁，t1的内置锁),t1线程仍然存活
                        t1.wait();//执行wait方法后释放t1的锁
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..end");
                }
            }
        }, "t2");
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
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总结：join/join(timeout)方法本质上是调用的wait/wait(timeout)方法。当线程结束后，会在jvm的c++层面给你(加锁，唤醒，释放锁)。

感谢各位的阅读，如有不正确的地方，欢迎评论指正！

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