【总结】C# 线程同步技术（一）之 Join 方法

最近工作闲暇之际，翻阅了以前保存的电子书《C#多线程编程手册》，发现此书同步技术这块写的甚好，于是参考此书并结合实例，对同步技术做一下总结和分析，也算是读书笔记与心得体会吧，并与大家分享。

书中提到的同步技术有很多种，归纳起来常用的方式有以下几种：

1、利用属性标签方式进行方法同步和上下文同步：MethodImplAttribute 类 和 SynchronizationAttribute 类
2、同步代码区：Monitor 类、Lock 关键字、ReaderWriterLock 类。
3、手控同步：AutoResetEvent 类、ManualResetEvent 类、Mutex 类、Interlocked 类

后面的文章我们会依次对以上类或关键字进行介绍，首先我们先来说说Thread类中的Join方法，书中对它的介绍比较简略，但是我觉得它也算是线程间同步方式的一种了，对它的用法也来总结和归纳一下。 

MSDN对 Join 方法解释说：在继续执行标准的 COM 和 SendMessage 消息泵处理期间，阻塞调用线程，直到某个线程终止或经过了指定时间为止。

哈哈，MSDN的解释永远都是那么的绕嘴，我们还是通过一个简单的控制台程序作为例子来说明一下吧：

首先我们建立一个计算类Calculate，里面包含一个加法线程 ThreadAdd 和一个加法方法，在Add()方法中并让执行运算的线程休眠5秒，代码如下： 

//计算类
public class Calculate
    {
        public Thread threadAdd;
        
        public Calculate()
        {
            threadAdd = new Thread(new ThreadStart(Add));            
        }

        //加法运算
        public void Add()
        {
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Blue;
            Console.WriteLine("进入加法计算"); 
            Thread.Sleep(5000);           
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Blue;
            Console.WriteLine("加法运算结果: x={0} y={1} x+y={2}", 1, 2, 1 + 2);
        }       
    }

 然后我们在Main方法中进行调用：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Calculate calculate = new Calculate();
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:准备进行加法运算:");
            calculate.threadAdd.Start();
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:运算完毕");
            Console.ReadKey();
        }
    }

 运算结果如图：

 到这里，我们会发现执行Main() 方法的主线程，并没有等待 执行加法的工作线程，而是直接输出了“运算完毕”，这时候我们的Join() 方法就该上场了，我们对Main() 函数进行修改一下：

 static void Main(string[] args)
        {
            Calculate calculate = new Calculate();
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:准备进行加法运算:");
            calculate.threadAdd.Start();
            //增加Join
            calculate.threadAdd.Join();
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:运算完毕");
            Console.ReadKey();
        }

 运行结果如下图：

这样的结果是我们想要的正常输出顺序。运行的时候我们发现，当主线程执行到 calculate.threadAdd.Join(); 的时候，并没有继续执行，一直等到 加法线程 运算完毕之后主线程才继续运行，这不就是和MSDN中解释的一样吗？主线程现在就属于调用线程,当主线程调用了calculate.threadAdd.Join()的时候，就发生了阻塞，直到加法线程运行完毕之后，才继续运行。

现在我们在来看看Join的另外两个重载方法：Join(Int32) 和 Join(TimeSpan)，这两个方法其实是一样的，输入参数说白了就是设置阻塞的等待时间，返回值是bool类型，如果线程已终止，则为 true，否则返回 false 。不明白没关系，我们继续来看例子：

我们修改一计算类，再增加一个 减法方法Sub() 和一个执行减法的线程ThreadSub，代码如下：

//计算类
    public class Calculate
    {
        public Thread threadAdd;
        public Thread threadSub;
        public Calculate()
        {
            threadAdd = new Thread(new ThreadStart(Add));
            threadSub = new Thread(new ThreadStart(Sub));
        }

        //加法运算
        public void Add()
        {
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Blue;
            Console.WriteLine("进入加法计算");
            Thread.Sleep(5000);
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Blue;
            Console.WriteLine("加法运算结果: x={0} y={1} x+y={2}", 1, 2, 1 + 2);
        }

        //新增减法运算 
        public void Sub()
        {
            //主要是这里
            bool b = threadAdd.Join(1000);
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            if (b)
            {
                Console.WriteLine("加法运算已经完成,进入减法法计算");
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("加法运算超时,先进入减法法计算");
            }

            Thread.Sleep(2000);
            Console.WriteLine("进入减法运算");
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Red;
            Console.WriteLine("减法运算结果: x={0} y={1} x-y={2}", 10, 2, 10 - 2);
        }
    }

 Main() 方法修改为：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Calculate calculate = new Calculate();
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:准备进行加法和减法两种运算:");

            calculate.threadAdd.Start();
            calculate.threadSub.Start();
            calculate.threadAdd.Join();
            calculate.threadSub.Join();

            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.White;
            Console.WriteLine("主线程输出:所有运算完毕");
            Console.ReadKey();
        }
    }

 运行结果如下：

结果是正确的，我们来分析一下整个的运算过程：

首先，主线程遇到 calculate.threadAdd.Join();  和 calculate.threadSub.Join(); 肯定会发生阻塞，等待这两个线程完成后，才会继续执行，这个不容质疑。然后我们看加法线程和减法线程，这两个线程几乎同时执行，谁先执行，我们是不可预期的。比如先执行加法线程，当执行到Thread.Sleep(5000)，的时候，加法线程休眠5s，减法线程由于调用了 threadAdd.Join(1000); 所以减法线程会阻塞1s ，1s 之后由于加法线程还没有执行完成，所以 返回值为 false，减法线程继续执行，减法线程执行完毕后，又过了一会，加法线程才继续执行。这样就会得出我们上面的运行结果。

Thread.Join() 方法的用法这么多了，下一篇 来总结和说明一下  MethodImplAttribute 类 和 SynchronizationAttribute 类。