Threadのjoin()で別スレッドを動かす前のプログラムが一部反映されない。

Question

##javaでゲーム制作をしています。

今はゲーム画面の画面移行を制作中です。
画面の移行前に、画面が固まるようになってきたので
処理が終わるまでNow Roading画面を挟みたいと思い
ThreadとRunnableを試したりしています。

###追伸
Teratailの投稿ボタンを押す → 何故か投稿できず
そのまま再度投稿すると、かなり前の文章になってしまいました。（何故？）
その為、編集前の文章で見ていたらごめんなさい。

追伸しました。
タイトルも…前のになっていたので追伸
動かない → 一部反映されない

##試した事
ボタン1は画面移行をする前に待機パネル（白）を表示させて
別スレッドで処理させています。処理順でパネル（黒）になります。

ボタン2は、別スレッドで動かしている間に、メインスレッドのプログラムが
動くか試しています。待機パネル（白）、時間が掛かりパネル変更（緑）
になりました。

ボタン3はボタン2とは違い、join()によって別スレッドが終わるまで
待機してから（黄）最後に待機パネル（白）が表示されました。
(黄)は早すぎるのか見えないけど…
joinが原因かもしれません…

ボタン4は、join()メソッドによって別スレッドの処理が全部終わるまで
終了されないか試しました。

##実現したい事

ここまでは自分の思う挙動範囲でした。しかし

ボタン5は、start()メソッド手前で白に背景を変えているのに
何故か変更されませんでした。
Class Eの方のpinkを外すと
別スレッドが終了してから白背景になりました。

別スレッドが起動前だから、起動前にパネルは白になるはず…
と思っていたのですが…

待機画面を出現させて、全部読み込ませてから
背景含め表示させたいと思っているので困っています。

##試した事
大変申し訳ないのですが、スレッドについて勉強中です。
とても簡素にして、挙動その物が合っているか試したのが
下記ソースコードとボタン1～4です。

ゲームで待機画面を出現させて、全部読み込ませてから
背景含め表示させようとしたのがボタン5です。

①別スレッドでなら背景色が変更になるか試す。
別スレッド内に記載したがならなかった。
②JFrameがそもそも変更できるかsetSizeを試す。
joinなし → 拡大後、背景が白→黒になる。
joinあり → 拡大後、背景変わらず、拡大した部分は黒くなり
拡大した部分を含めて背景色がピンクになる。

joinが原因なのは分かりました。
しかし、何故joinがこのような挙動をするか分かりません。
また、解決方法も教えて頂けたらと思っています。

ソースコードです。

import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;

public class TestThread extends JFrame implements ActionListener, Runnable {
	JPanel gamePanel = new JPanel();
	public JPanel getGamePanel() {return gamePanel;}

	TestThread tt;
	private int tBtn = -1;

	public TestThread() {
		tt = this;
		this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		this.setSize(new Dimension(500, 500));
		this.setVisible(true);

		JButton btn1 = new JButton("ボタン1");
		JButton btn2 = new JButton("ボタン2");
		JButton btn3 = new JButton("ボタン3");
		JButton btn4 = new JButton("ボタン4");
		JButton btn5 = new JButton("ボタン5");

		btn1.setActionCommand("btn1");
		btn2.setActionCommand("btn2");
		btn3.setActionCommand("btn3");
		btn4.setActionCommand("btn4");
		btn5.setActionCommand("btn5");

		btn1.addActionListener(this);
		btn2.addActionListener(this);
		btn3.addActionListener(this);
		btn4.addActionListener(this);
		btn5.addActionListener(this);

		gamePanel.add(btn1);
		gamePanel.add(btn2);
		gamePanel.add(btn3);
		gamePanel.add(btn4);
		gamePanel.add(btn5);
		this.add(gamePanel);
	}

	public static void main(String[] args) {
		TestThread testT = new TestThread();
	}

	@Override
	public void run() {
		if (tBtn == 1) {
			System.out.println("1画面、Now Roading 別スレッドで起動");
			for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
				System.out.println("iの数を数えましょう:" + i);
			}
			A a = new A(this);
		}
		if (tBtn == 2) {
			System.out.println("2画面、Now Roading 別スレッドで起動");
			for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
				System.out.println("iの数を数えましょう:" + i);
			}
			B b = new B(this);
		}
		if (tBtn == 3) {
			System.out.println("3画面、Now Roading 別スレッドで起動");
			for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
				System.out.println("iの数を数えましょう:" + i);
			}
			C c = new C(this);
		}
		if (tBtn == 4) {
			System.out.println("4画面、Now Roading 別スレッドで起動");
			for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
				System.out.println("iの数を数えましょう:" + i);
			}
			D d = new D(this);
		}
		if(tBtn == 5) {
			// こっちでも試す
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
			System.out.println("5画面、Now Roading 別スレッドで起動");
			for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
				this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
				System.out.println("iの数を数えましょう:" + i);
			}
			E d = new E(this);
		}
	}

	@Override
	public void actionPerformed(ActionEvent e)  {
		String cmd = e.getActionCommand();
		if (cmd.equals("btn1")) {
			System.out.println("btn1が押されたよ");
			this.setSize(600,600);
			tBtn = 1;
			Thread t = new Thread(this);
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE); // 待機パネル
			t.start();
		}
		if (cmd.equals("btn2")) {
			System.out.println("btn2が押されたよ");
			tBtn = 2;
			Thread t = new Thread(this); // 待機パネル
			t.start();
			// 処理が終わる前に白背景になっている。
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
		}
		if (cmd.equals("btn3")) {
			System.out.println("btn3が押されたよ");
			tBtn = 3;
			Thread t = new Thread(this);
			t.start();
			try {
				t.join();
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
			// ↓をコメントアウトすると黄背景になる。
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
		}
		if (cmd.equals("btn4")) {
			System.out.println("btn4が押されたよ");
			tBtn = 4;
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
			Thread t = new Thread(this);
			t.start();
			try {
				t.join(); // 別スレッドが終わるまで待機。ないと終了される。
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
			System.exit(0);
		}
		if (cmd.equals("btn5")) {
			System.out.println("btn5が押されたよ");
			tBtn = 5;
			this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
			this.setSize(600,600);
			// ここで、t.start()される前にPanelが白になるはず……？
			// なのにならない。
			Thread t = new Thread(this);
			t.start();
			try {
				// 試しにこっちでも
				this.getGamePanel().setBackground(Color.WHITE);
				t.join();
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

class A extends JPanel {
	public A(TestThread testThread) {
		System.out.println("classAの画面起動しました。");
		testThread.getGamePanel().setBackground(Color.BLACK);
	}
}

class B extends JPanel {
	public B(TestThread testThread) {
		System.out.println("classBの画面が起動しました。");
		testThread.getGamePanel().setBackground(Color.GREEN);
	}
}

class C extends JPanel {
	public C(TestThread testThread) {
		System.out.println("classCの画面が起動しました。");
		testThread.getGamePanel().setBackground(Color.YELLOW);
	}
}

class D extends JPanel {
	public D(TestThread testThread) {
		System.out.println("classDの画面が起動しました。");
	}
}

class E extends JPanel {
	public E(TestThread testThread) {
		System.out.println("classEの画面が起動しました。");
		testThread.getGamePanel().setBackground(Color.PINK);
	}
}

##補足情報
Eclipse Java8

Answer 1

端的に言えば「joinしてしまったら、別スレッドにした意味がない。」ですが、ちょっと難しく考えすぎている気がします。

画面遷移中にローディング画面を出したいってだけですよね？

スレッド開始前にローディング画面にして、スレッドの最後に本来の遷移先を出せばいいのであって、別にjoinの出番はないと思うのですが。

import java.awt.Color;
import java.awt.Dimension;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JProgressBar;
import javax.swing.SwingUtilities;

public class TestThread extends JPanel implements ActionListener {
    public static void main(String[] args) {
        // 本来は main でも invokeLater すべき
        // でもなくてもエラーになったことないんですよね^^;
        SwingUtilities.invokeLater(() -> {
            var frame = new JFrame();
            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
            frame.setSize(500, 500);
            frame.setLocationRelativeTo(null);
            frame.add(new TestThread());
            frame.setVisible(true);
        });
    }

    JButton btn1 = new JButton("start");
    JButton btn2 = new JButton("start & join");
    JButton btn3 = new JButton("no thread");
    JProgressBar progress = new JProgressBar();

    public TestThread() {
        btn1.addActionListener(this);
        btn2.addActionListener(this);
        btn3.addActionListener(this);
        add(btn1);
        add(btn2);
        add(btn3);

        progress.setIndeterminate(true);
        progress.setPreferredSize(new Dimension(400, 30));
        progress.setVisible(false);
        add(progress);
    }

    @Override public void paintComponent(Graphics g) {
        super.paintComponent(g);
        System.out.println("paintComponent");
    }

    @Override public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        setBackground(Color.WHITE);
        System.out.println("\nWHITE");

        if (e.getSource() == btn1) {
            progress.setVisible(true);
            Thread t = new Thread(() -> {
                sleep();
                SwingUtilities.invokeLater(() -> {
                    setBackground(Color.BLACK);
                    System.out.println("BLACK");
                    progress.setVisible(false);
                });
            });
            t.start();
        }

        if (e.getSource() == btn2) {
            // progress.setVisible(true); // 出ません。
            Thread t = new Thread(() -> {
                sleep();
                // 「暇になった時にやっといてね」なので BLUE->GREEN になる
                SwingUtilities.invokeLater(() -> {
                    setBackground(Color.GREEN);
                    System.out.println("GREEN");
                    // progress.setVisible(false);
                });

                // こうなら GREEN->BLUE だが別スレッドでUIをさわるとエラーになる（時がある）のでダメ！
                // setBackground(Color.GREEN);
                // System.out.println("GREEN");
            });
            t.start();
            try {
                // join で待つので終わるまで下に行かずUIスレッドが止まる
                // その間 paintComponent も呼ばれないし当然色も変わらない
                // ボタンも押された状態のまま
                t.join();
            } catch (InterruptedException ignored) { }
        }

        // join したら結局これと同じことになり、別スレッドにした意味がない
        if (e.getSource() == btn3) {
            // progress.setVisible(true); // 出ません。
            sleep();
            setBackground(Color.PINK);
            System.out.println("PINK");
            // progress.setVisible(false);
        }

        setBackground(Color.BLUE);
        System.out.println("BLUE");
    }

    private void sleep() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException ignored) { }
    }
}

Comments

[pea-cap]

ご回答ありがとうございます！
join()実装は、思っていた考えとズレてました。
実際には動かしながら、
別の処理をしておきたいので
仰る通りjoinはいらなかったです。

btn2の挙動が（青→緑）分からなくて
SwingUtilities.invokeLater() ->
Swingはシングルスレッドモデル、
イベントディスパッチスレッドとラムダ式と
全く分からなかったので勉強してきます。
（触りだけしてきました）

と同時に、invokeLater()を用いての
ローディング画面→画面移行のアイデアが
思い浮かびましたのでやってみます。

疑問があるのですが
btn2,btn3は、（特にbtn3、スレッドも関係ないif文なのに）
@Override public void actionPerformed(ActionEvent e)｛
setBackground(Color.WHITE);
System.out.println("\nWHITE");
｝

1行目の段階で背景色の変更（白）のメソッドが呼ばれているので
背景が白になってから
背景が変わると考えているのですが
ボタンを押して5秒停止前に白になっていないのは何ででしょう…？
5秒停止後には白になるのですが（他の背景色の変更はコメントアウト）

(start)だと、背景が白になった後
（setBackground(Color.BLUE);をコメントアウトしないと一瞬で見えないけど）
青になっているのは分かります。

色が変わる前に、sleepでスレッドが止まっていて
sleep後に色が変わるから？と思って、

sleep前に
setBackground(Color.WHITE);
for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
System.out.println("white");
}
sleep();
とか入れてみたのですが、変わらなかったです。

[TN8001]

> 1行目の段階で背景色の変更（白）のメソッドが呼ばれているので
> 背景が白になってから
> 背景が変わると考えているのですが
> ボタンを押して5秒停止前に白になっていないのは何ででしょう…？

そのためにpaintComponentをオーバーライドしてprintlnしているのですが、わかりにくかったでしょうか？^^;

setBackgroundしますが、実際に色を変える処理はsuper.paintComponentがやっています。
setBackgroundは色を変えるというより、色変更の予約をしたと考えてください。

actionPerformedはUIスレッドで動いています。
paintComponentもUIスレッドで呼ばれます。
つまりUIスレッドをフリーにしてあげないと、色が変わらないということです。

* btn1
WHITE
BLUE
paintComponent
5秒待ち
BLACK
paintComponent

* btn2
WHITE
5秒待ち
BLUE
paintComponent
GREEN
paintComponent

* btn3
WHITE
5秒待ち
PINK
BLUE
paintComponent

[pea-cap]

＞actionPerformedはUIスレッドで動いています。
＞paintComponentもUIスレッドで呼ばれます。
＞つまりUIスレッドをフリーにしてあげないと、色が変わらないということです。
なるほどです！　理解できました！