Python多线程编程之join方法详解|极客教程

Python多线程编程之join方法详解

1. 简介

多线程编程是一种利用计算机资源的高效方式，可以同时执行多个任务，提高程序的运行效率。在Python中，我们可以使用线程库(threading)来实现多线程编程。线程(thread)是操作系统任务调度的最小单位，它可以与共享内存的其他线程并发执行，共享相同的全局变量和堆内存空间。

本文将介绍Python中多线程编程中的一个重要方法join()。join()方法用于等待子线程的完成，使主线程在子线程完成后再继续执行，保证线程之间的同步。

2. join()方法的基本用法

join()方法是Python中线程对象的一个方法，用于等待线程执行完毕。当一个线程调用另一个线程的join()方法时，调用线程将被阻塞，直到被调用线程执行完成。

下面是join()方法的基本语法：

thread.join(timeout)

其中，thread为被调用的线程对象，timeout是可选参数，表示等待时间，单位为秒，默认为None，即无限等待。

3. join()方法的示例

import threading
import time

# 线程函数
def worker():
    print("Worker thread started")
    time.sleep(2)
    print("Worker thread finished")

# 创建线程对象
t = threading.Thread(target=worker)

# 启动线程
t.start()

# 主线程等待子线程完成
t.join()

print("Main thread finished")

在上述示例中，我们首先定义了一个线程函数worker()，该函数打印一条开始信息，然后休眠2秒，最后打印一条结束信息。我们创建了一个线程对象t，并将线程函数worker()作为参数传递给它。然后通过调用t.start()方法启动线程。

接下来，我们在主线程中调用t.join()方法，主线程会等待线程t执行完成。最后，主线程会打印一条结束信息。

运行上述代码，可以得到如下输出：

Worker thread started
Worker thread finished
Main thread finished

从输出中可以看出，子线程先打印出开始信息，再经过2秒的休眠后打印出结束信息。随后，主线程打印出结束信息，表示主线程在等待子线程完成后继续执行。

4. join()方法的应用场景

4.1 线程同步

在多线程编程中，有时候我们需要保证多个线程按照一定的顺序执行。这时可以使用join()方法。

import threading

# 线程函数1
def foo():
    print("Thread 1")

# 线程函数2
def bar():
    print("Thread 2")

# 创建线程对象并设置线程函数
t1 = threading.Thread(target=foo)
t2 = threading.Thread(target=bar)

# 启动线程
t1.start()
t2.start()

# 等待线程1执行完成后再执行线程2
t1.join()
t2.join()

print("Main thread finished")

在上述示例中，我们创建了两个线程对象t1和t2，并将线程函数foo()和bar()分别赋值给它们。我们通过t1.start()和t2.start()启动两个线程，然后在主线程中调用t1.join()和t2.join()方法，保证线程1在线程2之前执行完成。最后，主线程打印出结束信息。

4.2 线程之间的依赖关系

有时候，多个线程之间的执行顺序是有依赖关系的，即某个线程的执行依赖于其他线程的完成。这时可以使用join()方法来实现线程之间的依赖关系。

import threading
import time

# 线程函数1
def foo():
    print("Thread 1 started")
    time.sleep(2)
    print("Thread 1 finished")

# 线程函数2
def bar():
    print("Thread 2 started")
    time.sleep(1)
    print("Thread 2 finished")

# 创建线程对象并设置线程函数
t1 = threading.Thread(target=foo)
t2 = threading.Thread(target=bar)

# 启动线程
t1.start()

# 等待线程1执行完成后再执行线程2
t1.join()

t2.start()

# 等待线程2执行完成后再继续执行主线程
t2.join()

print("Main thread finished")

在上述示例中，我们创建了两个线程对象t1和t2，并将线程函数foo()和bar()分别赋值给它们。我们通过t1.start()和t2.start()启动两个线程，然后在主线程中调用t1.join()方法，保证线程1在线程2之前执行完成。接着，调用t2.join()方法，保证线程2在主线程继续执行之前完成。最后，主线程打印出结束信息。

5. join()方法的超时等待

join()方法还可以接受一个timeout参数，指定等待时间，单位为秒。当超过指定的等待时间后，无论线程是否执行完成，主线程都会继续执行。

下面是一段使用超时等待的示例代码：

import threading
import time

# 线程函数
def worker():
    print("Worker thread started")
    time.sleep(4)
    print("Worker thread finished")

# 创建线程对象
t = threading.Thread(target=worker)

# 启动线程
t.start()

# 等待线程执行完成，最长等待2秒
t.join(2)

print("Main thread finished")

在上述示例中，我们创建了一个线程对象t，并将线程函数worker()作为参数传递给它。我们通过t.start()启动线程，然后在主线程中调用t.join(2)，指定最长等待时间为2秒。即使线程t的执行时间为4秒，超过了等待时间，主线程也会继续执行。

运行上述代码，可以得到如下输出：

Worker thread started
Main thread finished
Worker thread finished

从输出中可以看出，主线程在等待2秒后继续执行，然后子线程执行完成后打印出结束信息。

6. 小结

本文介绍了Python中多线程编程中的join()方法。通过join()方法，我们可以实现线程的同步和线程之间的依赖关系，保证主线程在子线程执行完成后再继续执行。另外，join()方法还可以设置超时等待时间，保证在一定时间内等待

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