摘要：的含義是當(dāng)前線程需要等待線程終止之后才從返回。簡單來說，就是線程沒有執(zhí)行完之前，會一直阻塞在方法處。所以在線程執(zhí)行完畢以后會有一個喚醒的操作，只是我們不需要關(guān)心。

很多人對Thread.join的作用以及實現(xiàn)了解得很少，畢竟這個api我們很少使用。這篇文章仍然會結(jié)合使用及原理進行深度分析

Thread.join的作用

Thread.join的實現(xiàn)原理

什么時候會使用Thread.join

之前有人問過我一個這樣的面試題

Java中如何讓多線程按照自己指定的順序執(zhí)行？

這個問題最簡單的回答是通過Thread.join來實現(xiàn)，久而久之就讓很多人誤以為Thread.join是用來保證線程的順序性的。
下面這段代碼演示了Thread.join的作用

public class JoinDemo extends Thread{
    int i;
    Thread previousThread; //上一個線程
    public JoinDemo(Thread previousThread,int i){
        this.previousThread=previousThread;
        this.i=i;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
          //調(diào)用上一個線程的join方法，大家可以自己演示的時候可以把這行代碼注釋掉
            previousThread.join(); 
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("num:"+i);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread previousThread=Thread.currentThread();
        for(int i=0;i<10;i++){
            JoinDemo joinDemo=new JoinDemo(previousThread,i);
            joinDemo.start();
            previousThread=joinDemo;
        }
    }
}

上面的代碼，注意 previousThread.join部分，大家可以把這行代碼注釋以后看看運行效果，在沒有加join的時候運行的結(jié)果是不確定的。加了join以后，運行結(jié)果按照遞增的順序展示出來。

thread.join的含義是當(dāng)前線程需要等待previousThread線程終止之后才從thread.join返回。簡單來說，就是線程沒有執(zhí)行完之前，會一直阻塞在join方法處。

下面的圖表現(xiàn)了join對于線程的作用

線程是如何被阻塞的？又是通過什么方法喚醒的呢？先來看看Thread.join方法做了什么事情

public class Thread implements Runnable {
    ...
    public final void join() throws InterruptedException {
        join(0);
    }
    ...
    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) { //判斷是否攜帶阻塞的超時時間，等于0表示沒有設(shè)置超時時間
            while (isAlive()) {//isAlive獲取線程狀態(tài)，無線等待直到previousThread線程結(jié)束
                wait(0); //調(diào)用Object中的wait方法實現(xiàn)線程的阻塞
            }
        } else { //阻塞直到超時
            while (isAlive()) { 
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) {
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }
    ...

從join方法的源碼來看，join方法的本質(zhì)調(diào)用的是Object中的wait方法實現(xiàn)線程的阻塞，wait方法的實現(xiàn)原理我們在后續(xù)的文章再說詳細(xì)闡述。但是我們需要知道的是，調(diào)用wait方法必須要獲取鎖，所以join方法是被synchronized修飾的，synchronized修飾在方法層面相當(dāng)于synchronized(this),this就是previousThread本身的實例。

有很多人不理解join為什么阻塞的是主線程呢? 不理解的原因是阻塞主線程的方法是放在previousThread這個實例作用，讓大家誤以為應(yīng)該阻塞previousThread線程。實際上主線程會持有previousThread這個對象的鎖，然后調(diào)用wait方法去阻塞，而這個方法的調(diào)用者是在主線程中的。所以造成主線程阻塞。

第二個問題，為什么previousThread線程執(zhí)行完畢就能夠喚醒住線程呢？或者說是在什么時候喚醒的？

要了解這個問題，我們又得翻jdk的源碼，但是如果大家對線程有一定的基本了解的話，通過wait方法阻塞的線程，需要通過notify或者notifyall來喚醒。所以在線程執(zhí)行完畢以后會有一個喚醒的操作，只是我們不需要關(guān)心。
接下來在hotspot的源碼中找到 thread.cpp，看看線程退出以后有沒有做相關(guān)的事情來證明我們的猜想.

void JavaThread::exit(bool destroy_vm, ExitType exit_type) {
  assert(this == JavaThread::current(),  "thread consistency check");
  ...
  // Notify waiters on thread object. This has to be done after exit() is called
  // on the thread (if the thread is the last thread in a daemon ThreadGroup the
  // group should have the destroyed bit set before waiters are notified).
  ensure_join(this); 
  assert(!this->has_pending_exception(), "ensure_join should have cleared");
  ...

觀察一下 ensure_join(this)這行代碼上的注釋，喚醒處于等待的線程對象，這個是在線程終止之后做的清理工作，這個方法的定義代碼片段如下

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
  //這里是清除native線程，這個操作會導(dǎo)致isAlive()方法返回false
  java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);
  lock.notify_all(thread);//注意這里
  // Ignore pending exception (ThreadDeath), since we are exiting anyway
  thread->clear_pending_exception();
}

ensure_join方法中，調(diào)用 lock.notify_all(thread); 喚醒所有等待thread鎖的線程，意味著調(diào)用了join方法被阻塞的主線程會被喚醒； 到目前為止，我們基本上對join的原理做了一個比較詳細(xì)的分析

總結(jié)，Thread.join其實底層是通過wait/notifyall來實現(xiàn)線程的通信達到線程阻塞的目的；當(dāng)線程執(zhí)行結(jié)束以后，會觸發(fā)兩個事情，第一個是設(shè)置native線程對象為null、第二個是通過notifyall方法，讓等待在previousThread對象鎖上的wait方法被喚醒。

在實際應(yīng)用開發(fā)中，我們很少會使用thread.join。在實際使用過程中，我們可以通過join方法來等待線程執(zhí)行的結(jié)果，其實有點類似future/callable的功能。
我們通過以下偽代碼來說明join的使用場景

public void joinDemo(){
   //....
   Thread t=new Thread(payService);
   t.start();
   //.... 
   //其他業(yè)務(wù)邏輯處理,不需要確定t線程是否執(zhí)行完
   insertData();
   //后續(xù)的處理，需要依賴t線程的執(zhí)行結(jié)果，可以在這里調(diào)用join方法等待t線程執(zhí)行結(jié)束
   t.join();
}