C++ std::thread join()的理解

在學習C++11的std::thread時，起初非常不理解join()函數的作用以及使用場景，官方的解釋又比較晦澀難懂，總覺得get不到關鍵點。看了很多文章后加上自己的理解，才覺得有了一點眉目，下面結合場景記錄一下自己的淺見。

 

在簡單的程序中一般只需要一個線程就可以搞定，也就是主線程：

int main()
{
    cout << "主線程開始運行\n";
}

現在假設我要做一個比較耗時的工作，從一個服務器下載一個視頻並進行處理，那么我的代碼會變成：

int main()
{
    cout << "主線程開始運行\n";
    download();  // 下載視頻到本地
    process();  // 本地處理
}

如果我需要兩個視頻素材一起在本地進行處理，也很簡單：

int main()
{
    cout << "主線程開始運行\n";
    download1();  // 下載視頻1
    download2();  // 下載視頻2
    process();  // 一起處理一下
}

本身這么做完全沒有問題，可是就是有點浪費時間，如果兩個視頻能夠同時下載就好了，這時候線程就派上了用場：

void download1()
{
    cout << "開始下載第一個視頻..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
        cout << "下載進度:" << i << endl;
    }
    cout << "第一個視頻下載完成..." << endl;
}

void download2()
{
    cout << "開始下載第二個視頻..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(30));
        cout << "下載進度:" << i << endl;
    }
    cout << "第二個視頻下載完成..." << endl;
}

int main()
{
    cout << "主線程開始運行\n";
    std::thread d2(download2);
    download1();

    process();
}

主線程叫來了d2這個線程去下載第二個視頻，自己去下載第一個視頻，減輕了自己的工作量也縮短了時間，仔細看一下download2()中的sleep可以發現，兩個視頻同時下載肯定是視頻二先下載完，這樣在主線程下載完視頻一的時候視頻二已經准備好了，后面就可以一起進行處理，沒什么問題，但是萬一視頻二的下載時間比視頻一的時間長呢？當視頻一下載完了，d2還沒干完活，本地還沒有視頻二，接下來處理的時候肯定會有問題，或者說接下來不能直接進行處理，要等d2干完活后，主線程才能去處理兩個視頻。

在這種場景下就用到了join()這個函數。

 

先貼一下關於join()函數的解釋：

The function returns when the thread execution has completed.This synchronizes the moment this function returns with the completion of all the operations in the thread: This blocks the execution of the thread that calls this function until the function called on construction returns (if it hasn't yet).

總結理解一下就是兩個關鍵點：

• 誰調用了這個函數？調用了這個函數的線程對象，一定要等這個線程對象的方法（在構造時傳入的方法）執行完畢后（或者理解為這個線程的活干完了！），這個join()函數才能得到返回。
• 在什么線程環境下調用了這個函數？上面說了必須要等線程方法執行完畢后才能返回，那必然是阻塞調用線程的，也就是說如果一個線程對象在一個線程環境調用了這個函數，那么這個線程環境就會被阻塞，直到這個線程對象在構造時傳入的方法執行完畢后，才能繼續往下走，另外如果線程對象在調用join()函數之前，就已經做完了自己的事情（在構造時傳入的方法執行完畢），那么這個函數不會阻塞線程環境，線程環境正常執行。

接下來修改代碼並結合起來解釋一下：

void download1()
{
    cout << "開始下載第一個視頻..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
        cout << "第一個視頻下載進度:" << i << endl;
    }
    cout << "第一個視頻下載完成..." << endl;
}

void download2()
{
    cout << "開始下載第二個視頻..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(80));
        cout << "第二個視頻下載進度:" << i << endl;
    }
    cout << "第二個視頻下載完成..." << endl;
}
void process()
{
    cout << "開始處理兩個視頻" << endl;
}

int main()
{
    cout << "主線程開始運行\n";
    std::thread d2(download2);
    download1();
    d2.join();
    process();
}

現在下載視頻1需要5秒，下載視頻2需要8秒，當視頻1下載完成后要等待視頻2下載完成才能一起進行處理，為了實現這個目的我們在30行只加入了一行代碼d2.join()。

在這個場景下，我們明確兩個事情：

• 誰調用了join()函數？d2這個線程對象調用了join()函數，因此必須等待d2的下載任務結束了，d2.join()函數才能得到返回。
• d2在哪個線程環境下調用了join()函數？d2是在主線程的環境下調用了join()函數，因此主線程要等待d2的線程工作做完，否則主線程將一直處於block狀態；這里不要搞混的是d2真正做的任務（下載）是在另一個線程做的，但是d2調用join()函數的動作是在主線程環境下做的。

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以上是結合具體場景分析join()函數的使用方法和用途，為了便於理解有些啰嗦了，當然實際中join()應該會有很多的用法和學問，先了解一下作為入門鋪墊吧。