C++11以来提供了C++原生的多线程std::thread,这极大的方便了多线程的书写。在此之前书写多线程时需要平台原生API，这对于跨平台尤其是跨多平台程序来讲，代码书写及维护都是极大的工作量。std::thread具有非常高的优势，但是其也有自己的缺点，以下代码为例，
cpp
void using_thread_with_no_join()
{
std::thread t{[](){
std::cout<<"sub thread execate, thread id"<<std::this_thread::get_id();
}};
}运行如上代码时，会出现崩溃，堆栈信息如下， 
由如上堆栈信息可知，崩溃原因为std::thread在析构时，如果对象仍为joinable状态，则会触发中断，为避免崩溃需要在std::thread析构器前需要将其置于非joinable状态，即需要主动调用join或detach接口。如果忘记了便会出现如上的崩溃。 既然已经有了RAII思想了，那必然是可以通过该思想来解决忘记join或detach导致崩溃的问题。所以std::jthread应运而生。当然std::jthread不止于此。
std::jthread
剖析其源码是了解其机理的最好方法，std::jthread的部分源码整理如下：
cpp
#if _HAS_CXX20
class jthread {
public:
jthread() noexcept : _Impl{}, _Ssource{nostopstate} {}
template <class _Fn, class... _Args, enable_if_t<!is_same_v<remove_cvref_t<_Fn>, jthread>, int> = 0>
_NODISCARD_CTOR explicit jthread(_Fn&& _Fx, _Args&&... _Ax) {
//-------
}
~jthread() {
_Try_cancel_and_join();
}
jthread(const jthread&) = delete;
jthread(jthread&&) noexcept = default;
jthread& operator=(const jthread&) = delete;
jthread& operator=(jthread&& _Other) noexcept {
//--------
}
private:
void _Try_cancel_and_join() noexcept {
if (_Impl.joinable()) {
_Ssource.request_stop();
_Impl.join();
}
}
thread _Impl;
stop_source _Ssource;
};
#endif // _HAS_CXX20由以上代码可知：
- 关注其构造函数：jthread不存在拷贝构造函数和拷贝赋值，存在移动构造函数和移动赋值运算符，即jthread不可拷贝但是可以转移。
- 关注其成员变量_Impl为std::thread类型，即std::jthread确系采用RAII思想，在构造函数内构造std::thread,但是在其析构函数内判断是否为joinable状态，若其为joinable状态则调用std::thread的join函数，致使std::thread在析构时恒为非joinable，不会触发崩溃。关于此部分功能不再赘述，完全为std::thread的套壳。
- 关注其成员变量_Ssource为std::stop_source类型，std::stop_source内维护stop_source的状态，其状态为std::_Stop_state，而std::_Stop_state实则是原子变量，通过判断该原子变量的值来处理线程的外部请求中断。
std::jthread使用实例
cpp
std::jthread j{[]{
std::cout << "sub jthread execuate, thread id" << std::this_thread::get_id();
}};
//正常输出，并未崩溃，某次执行结果如下
//sub jthread execuate, thread id35732std::jthread处理外部请求中断
std::jthread提供三个接口并配合std::stop_token的stop_requested来实现外部请求中段处理。
cpp
//std::jthread
_NODISCARD stop_source get_stop_source() noexcept {
return _Ssource;
}
_NODISCARD stop_token get_stop_token() const noexcept {
return _Ssource.get_token();
}
bool request_stop() noexcept {
return _Ssource.request_stop();
}
//stop token
_NODISCARD bool stop_requested() const noexcept {
const auto _Local = _State;
return _Local != nullptr && _Local->_Stop_requested();
}处理外部请求中断的代码样例如下
cpp
void using_jthread_with_stop_token()
{
std::jthread j{ [](std::stop_token token) {
std::cout << "sub jthread execate, thread id" << std::this_thread::get_id()<<"\n";
for (int i =0; i< 20; i++)
{
std::cout<<"sub jthread "<<i<<"\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
if (token.stop_requested())
{
std::cout<<"exit sub jthread " << std::this_thread::get_id() << "\n";
return;
}
}
} };
std::cout << "running main thread "<<std::this_thread::get_id()<<"\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
j.request_stop();
std::cout << "exit main thread " << std::this_thread::get_id() << "\n";
}
//output result：
/*
running main thread 34396
sub jthread execate, thread id21536
sub jthread 0
sub jthread 1
sub jthread 2
sub jthread 3
sub jthread 4
exit main thread 34396
exit sub jthread 21536
*/由源码可知，除直接使用std::jthread对象请求中断外，还可以使用source，即通过std::jthread的get_stop_source接口获得其source，而后通过source来请求中断，示例代码如下：
cpp
void using_jthread_with_source_request_stop()
{
std::jthread j{ [](std::stop_token token) {
std::cout << "sub jthread execuate, thread id " << std::this_thread::get_id() << "\n";
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
std::cout << "sub jthread " << i << "\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
if (token.stop_requested())
{
std::cout << "exit sub jthread " << std::this_thread::get_id() << "\n";
return;
}
}
} };
auto source = j.get_stop_source();
std::thread t{[](std::stop_source source){
std::cout << "running t thread " << std::this_thread::get_id() << "\n";
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
source.request_stop();
},source};
t.join();
std::cout << "t thread joined" << "\n";
}
//output result：
/*
running t thread 20280
sub jthread execuate, thread id 4164
sub jthread 0
sub jthread 1
sub jthread 2
sub jthread 3
sub jthread 4
t thread joined
exit sub jthread 4164
*/总结
- std::jthread析构自动汇合，不回崩溃；
- std::jthread支持joinable、join、detach、get_id、hardware_concurrency等原生std::thread的接口，故std::jthread可以无缝替换std::thread；
- std::jthread支持外部请求中断，无需再向使用std::thread那样，提供一个标志位来作为线程启停的标志