C++ std::thread join()的理解

在学习C++11的std::thread时，起初非常不理解join()函数的作用以及使用场景，官方的解释又比较晦涩难懂，总觉得get不到关键点。看了很多文章后加上自己的理解，才觉得有了一点眉目，下面结合场景记录一下自己的浅见。

 

在简单的程序中一般只需要一个线程就可以搞定，也就是主线程：

int main()
{
    cout << "主线程开始运行\n";
}

现在假设我要做一个比较耗时的工作，从一个服务器下载一个视频并进行处理，那么我的代码会变成：

int main()
{
    cout << "主线程开始运行\n";
    download();  // 下载视频到本地
    process();  // 本地处理
}

如果我需要两个视频素材一起在本地进行处理，也很简单：

int main()
{
    cout << "主线程开始运行\n";
    download1();  // 下载视频1
    download2();  // 下载视频2
    process();  // 一起处理一下
}

本身这么做完全没有问题，可是就是有点浪费时间，如果两个视频能够同时下载就好了，这时候线程就派上了用场：

void download1()
{
    cout << "开始下载第一个视频..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
        cout << "下载进度:" << i << endl;
    }
    cout << "第一个视频下载完成..." << endl;
}

void download2()
{
    cout << "开始下载第二个视频..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(30));
        cout << "下载进度:" << i << endl;
    }
    cout << "第二个视频下载完成..." << endl;
}

int main()
{
    cout << "主线程开始运行\n";
    std::thread d2(download2);
    download1();

    process();
}

主线程叫来了d2这个线程去下载第二个视频，自己去下载第一个视频，减轻了自己的工作量也缩短了时间，仔细看一下download2()中的sleep可以发现，两个视频同时下载肯定是视频二先下载完，这样在主线程下载完视频一的时候视频二已经准备好了，后面就可以一起进行处理，没什么问题，但是万一视频二的下载时间比视频一的时间长呢？当视频一下载完了，d2还没干完活，本地还没有视频二，接下来处理的时候肯定会有问题，或者说接下来不能直接进行处理，要等d2干完活后，主线程才能去处理两个视频。

在这种场景下就用到了join()这个函数。

 

先贴一下关于join()函数的解释：

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).

总结理解一下就是两个关键点：

• 谁调用了这个函数？调用了这个函数的线程对象，一定要等这个线程对象的方法（在构造时传入的方法）执行完毕后（或者理解为这个线程的活干完了！），这个join()函数才能得到返回。
• 在什么线程环境下调用了这个函数？上面说了必须要等线程方法执行完毕后才能返回，那必然是阻塞调用线程的，也就是说如果一个线程对象在一个线程环境调用了这个函数，那么这个线程环境就会被阻塞，直到这个线程对象在构造时传入的方法执行完毕后，才能继续往下走，另外如果线程对象在调用join()函数之前，就已经做完了自己的事情（在构造时传入的方法执行完毕），那么这个函数不会阻塞线程环境，线程环境正常执行。

接下来修改代码并结合起来解释一下：

void download1()
{
    cout << "开始下载第一个视频..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(50));
        cout << "第一个视频下载进度:" << i << endl;
    }
    cout << "第一个视频下载完成..." << endl;
}

void download2()
{
    cout << "开始下载第二个视频..." << endl;
    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(80));
        cout << "第二个视频下载进度:" << i << endl;
    }
    cout << "第二个视频下载完成..." << endl;
}
void process()
{
    cout << "开始处理两个视频" << endl;
}

int main()
{
    cout << "主线程开始运行\n";
    std::thread d2(download2);
    download1();
    d2.join();
    process();
}

现在下载视频1需要5秒，下载视频2需要8秒，当视频1下载完成后要等待视频2下载完成才能一起进行处理，为了实现这个目的我们在30行只加入了一行代码d2.join()。

在这个场景下，我们明确两个事情：

• 谁调用了join()函数？d2这个线程对象调用了join()函数，因此必须等待d2的下载任务结束了，d2.join()函数才能得到返回。
• d2在哪个线程环境下调用了join()函数？d2是在主线程的环境下调用了join()函数，因此主线程要等待d2的线程工作做完，否则主线程将一直处于block状态；这里不要搞混的是d2真正做的任务（下载）是在另一个线程做的，但是d2调用join()函数的动作是在主线程环境下做的。

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以上是结合具体场景分析join()函数的使用方法和用途，为了便于理解有些啰嗦了，当然实际中join()应该会有很多的用法和学问，先了解一下作为入门铺垫吧。