主線程等待子線程結束繼續執行

在編寫多線程程序時，有時候需要主線程等待子線程完成後再進行下一步操作。這個功能很常見，我們可以通過各種方式來實現。下面從多個方面來討論主線程等待子線程結束繼續執行的實現方式。

一、使用join()函數等待子線程結束

join()函數是一個線程對象的方法，用於等待線程執行完成。主線程調用join()函數會被阻塞，直到子線程執行完畢才會繼續執行。

import threading
import time

def worker():
    print("子線程開始執行")
    time.sleep(2)
    print("子線程執行完畢")

thread = threading.Thread(target=worker)
thread.start()

print("主線程開始執行")
thread.join()
print("主線程執行完畢")

上面的代碼中，主線程調用了子線程的join()方法，主線程會被阻塞，直到子線程執行完畢才會繼續執行。如果沒有調用join()方法，則主線程會在子線程啟動後立即執行完畢。

二、使用Semaphore等待子線程結束

Semaphore信號量是一種線程同步的原語。可以用它來實現線程之間的資源競爭和協作。Semaphore有一個計數器，當計數器大於0時，可以繼續執行。當計數器為0時，需要等待其他線程釋放Semaphore才能繼續執行。

下面的示例使用Semaphore來實現主線程等待子線程完成的功能：

import threading
import time

sem = threading.Semaphore(0)

def worker():
    print("子線程開始執行")
    time.sleep(2)
    print("子線程執行完畢")
    sem.release()

thread = threading.Thread(target=worker)
thread.start()

print("主線程開始執行")
sem.acquire()
print("主線程執行完畢")

在上面的代碼中，Semaphore的計數器初始值為0，當子線程運行完畢後，調用Semaphore的release()方法釋放資源，使得Semaphore的計數器增加1。主線程在調用acquire()方法時會被阻塞，直到子線程執行完畢後釋放資源，使得Semaphore的計數器增加1，主線程才會繼續執行。

三、使用Event等待子線程結束

Event是一種線程同步的原語，可以用它來實現線程之間的協作。一個線程等待另一個線程設置Event信號才能繼續執行。

下面是一個使用Event等待子線程結束的示例：

import threading
import time

event = threading.Event()

def worker():
    print("子線程開始執行")
    time.sleep(2)
    print("子線程執行完畢")
    event.set()

thread = threading.Thread(target=worker)
thread.start()

print("主線程開始執行")
event.wait()
print("主線程執行完畢")

在上面的代碼中，主線程執行到event.wait()時會被阻塞，直到子線程執行完畢後設置Event信號使得event.is_set()返回True，主線程才會繼續執行。

四、使用Queue等待子線程結束

Queue是一個線程安全的隊列，可以用它來實現線程之間的協作和通信。主線程向隊列中放置任務，子線程從隊列中取出任務並執行。當隊列為空時，子線程會阻塞等待。

下面是一個使用Queue等待子線程結束的示例：

import threading
import time
import queue

q = queue.Queue()

def worker():
    while True:
        task = q.get()
        if task is None:
            break
        print(f"子線程開始執行任務{task}")
        time.sleep(2)
        print(f"子線程執行完畢任務{task}")
    print("子線程執行完畢")

thread = threading.Thread(target=worker)
thread.start()

print("主線程開始執行")
for i in range(3):
    q.put(i)
thread.join()
q.put(None)
print("主線程執行完畢")

在上面的代碼中，主線程向隊列中放置3個任務，子線程不斷從隊列中取出任務並執行，直到取出任務為None時退出循環。主線程在子線程執行完畢後向隊列中再放置一個空任務，使得子線程能夠退出循環。