这一次，带你彻底搞懂join的用法

java多线程里的join，从字面意思来看是联合，合并的意思，但如果面试时这么回答，基本上可以断定面试者还没搞懂。
join究竟能干什么，今天给出一个最通俗的解释，那就是
在多线程环境下实现暂时以单线程执行，或者说在并行执行的环境中实现暂时以串行执行。
为了说明这个问题，我们看一段再常见不过的代码，代码内容是，让三个线程分布去打印一段内容

//代码块1
public class TestJoin {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new DoSth());
        Thread t2 = new Thread(new DoSth());
        Thread t3 = new Thread(new DoSth());
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        System.out.println("主线程执行");
    }
}

class DoSth implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        int n = 5;
        while (n > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            n--;
        }
    }
}

执行结果如下：

线程1执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程1执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程1执行
线程1执行
线程1执行

可见三个线程各自并行执行，并无明确的先后顺序。
但如果我们在t.start()后面加上这行代码，

//代码块2
t1.start();
t1.join();

看会出现看什么样的结果：

线程1执行
线程1执行
线程1执行
线程1执行
线程1执行
线程2执行
线程3执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行
线程3执行
线程2执行

可以看到线程1执行结束之后线程2和3才开始执行，可见在线程1执行过程中，其他线程并未执行，线程1结束后，线程2，线程3开始并行执行，这就印证了前面的结论，即：join的作用是在多线程环境下暂时以单线程执行。
明白了这一点，接下来的问题是，这个特性是怎么实现的呢？
我们跟到源码：可以看到
//代码块3
public final synchronized void join(long millis)
throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;

if (millis < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}

if (millis == 0) {
    while (isAlive()) {
        wait(0);
    }
} else {
    while (isAlive()) {
        long delay = millis - now;
        if (delay <= 0) {
            break;
        }
        wait(delay);
        now = System.currentTimeMillis() - base;
    }
}

}

在第12行调用了wait，注意这里的wait，它并不是指线程线程1对象执行wait，而是线程1的调用者，也就是相当于在主线程去执行wait，
可等价理解为以下伪代码：

t1.start();
while(t1.isAlive()){
    Thread.currentThread().doWait()
}

此时执行流程会在代码块3的11-13行循环执行，当线程1执行完毕时，其生命周期结束，isAlive()返回false，11-13行退出循环，继续执行下面的代码，此时又切换为并行执行状态。
对于以上执行效果，我们完全可以不用创建t1线程，而是把在主线程中直接去调用t1的核心逻辑，代码如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    //Thread t1 = new Thread(new DoSth(), "线程1");
    Thread t2 = new Thread(new DoSth(), "线程2");
    Thread t3 = new Thread(new DoSth(), "线程3");
    //t1.start();
    //t1.join();
    new DoSth().run();//直接调用业务逻辑，而不是分配线程去执行
    t2.start();
    t3.start();
    System.out.println("主线程执行");
}

和之前的代码相比，本来需要在子线程t1中执行的内容，通过在主线程中执行达到了相同的效果，而这种特性，就体现了所谓的join，现在你明白为什么叫join了吧？
join在实际应用当中有什么用呢？
把以上代码改造一下，用一个例子来说明。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(new DoSth(), "小组1");
    Thread t2 = new Thread(new DoSth(), "小组2");
    Thread t3 = new Thread(new DoSth(), "小组3");
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    System.out.println("集合完毕");
}

执行结果：

小组3正在集合
小组1正在集合
小组2正在集合
小组3正在集合
小组1正在集合
小组2正在集合
小组3正在集合
小组1正在集合
集合完毕

当我们需要多个子线程分布去完成各自的任务，并在这些子线程全部完成后，主线程做统一汇总时，join就派上用场了。
不过细心的读者会发现，这些子线程并未返回任何结果，如果我们需要返回结果供主线程使用时，该怎么实现，针对这一需求，单靠实现Runnable的方式已经无法做到了，此时需要用到另外的接口：Feature和Callable。