探究thread.join()

一、join()方法介紹

在Python的多線程編程中，指定線程（t）調用join()方法表示等待該線程執行完成，才開始執行後續代碼。

join()方法可以傳入一個可選的參數表示等待的時間，以秒為單位。

若不傳入參數則默認為阻塞主線程，直到指定線程完成為止。

import threading
import time

def foo():
    for i in range(5):
        print(i)
        time.sleep(1)

t = threading.Thread(target=foo)
t.start()

print("Start")
t.join()
print("Finish")

在上述代碼中，調用join()方法會阻塞主線程，找到指定的線程t執行完成為止，然後才會輸出”Finish”。

二、join()方法的用例

1. 確保線程執行完成再執行後續代碼

在多線程編程中，由於線程的執行是並行的，因此主線程往往無法確定子線程何時結束，因此就需要使用join()方法來確保線程執行完成再執行後續的代碼。

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name
        
    def run(self):
        print("Start", self.name)
        time.sleep(2)
        print("Finish", self.name)
        
thread_1 = MyThread("Thread 1")
thread_2 = MyThread("Thread 2")

thread_1.start()
thread_2.start()

print("Start")

thread_1.join()
thread_2.join()

print("Finish")

在上述代碼中，我們創建了兩個MyThread線程，並通過調用start()方法啟動它們。再使用join()方法來等待線程執行完成並輸出”Finish”。

2. 限制線程執行時間

join()方法的一個可選參數是timeout，表示最多等待的時間，以秒為單位。若在timeout時間內指定線程都沒有執行完成，則會自動停止等待，並在後續代碼繼續執行。

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name
        
    def run(self):
        print("Start", self.name)
        time.sleep(5)
        print("Finish", self.name)
        
thread_1 = MyThread("Thread 1")

thread_1.start()

print("Start")

thread_1.join(2)

print("Finish")

在上述代碼中，我們創建了一個MyThread線程，並通過調用start()方法啟動它。然後使用join()方法，並傳入2秒作為超時時間，表示等待最多2秒，如果線程沒有完成則自動停止等待。

3. 阻塞主線程等待線程執行完成

如果調用join()方法時，不傳入任何參數，那麼默認就會阻塞主線程，直到指定線程執行完成為止。

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name
        
    def run(self):
        print("Start", self.name)
        time.sleep(5)
        print("Finish", self.name)
        
thread_1 = MyThread("Thread 1")

thread_1.start()

print("Start")

thread_1.join()

print("Finish")

在上述代碼中，我們創建了一個MyThread線程，並通過調用start()方法啟動它。然後在調用join()方法時不傳入任何參數，默認會阻塞主線程，直到線程執行完成。

三、join()方法的注意事項

1. join()方法的順序

在調用多個線程的join()方法時，需要注意join()方法的順序。如果A線程需要等待B線程執行完成才能執行，那麼應該先讓B線程調用join()方法再讓A線程調用join()方法。

import threading
import time

class MyThread(threading.Thread):
    def __init__(self, name):
        super().__init__()
        self.name = name
        
    def run(self):
        print("Start", self.name)
        time.sleep(5)
        print("Finish", self.name)
        
thread_1 = MyThread("Thread 1")
thread_2 = MyThread("Thread 2")

thread_1.start()
thread_2.start()

print("Start")

thread_2.join()
thread_1.join()

print("Finish")

在上述代碼中，我們創建了兩個MyThread線程，並通過調用start()方法啟動它們。先讓B線程調用join()方法，然後才讓A線程調用join()方法。

2. join()方法的使用時機

在使用join()方法時，需要考慮使用的時機。如果在程序中過早或過晚調用join()方法，都會對程序的性能產生影響。

過早調用join()方法可能會降低並發性能，並導致程序變慢。過晚調用join()方法則可能會導致線程不釋放。

3. 線程間通信

join()方法屬於線程同步的一種方式，可以用於線程間通信，但不是最佳的線程間通信方式。

在Python的多線程編程中，使用Queue隊列和Condition條件變數更適合進行線程間通信。

結語

join()方法在Python的多線程編程中是一個非常常用的方法。它能夠阻塞主線程，確保指定的線程執行完成後再執行後續代碼，並且可以通過給join()方法傳遞不同的參數，來控制線程的執行順序和等待時間。

在使用join()方法時，需要注意join()方法的順序和使用的時機，以避免對程序的性能產生影響。