多线程——从 java 基础到 Android 开发

java 基础

<1> 多线程三种实现方式

1. 继承 Thread 类
2. 实现 Runnable 接口的方式
3. 使用线程池，ExcutorService 、Callable、Future 实现多线程

前两种比较熟悉，这里说一下第三种方式

ExcutorService、Callable、Future对象实际上都是属于Excutor 框架中的功能类，执行 Callable 任务后，可以获取一个Future对象，在该对象上调用 get（）可获得Callable任务返回的Object ，再结合线程池接口 ExcutorService 即可实现由返回结果的多线程。

Runnable（）与Callable（）区别

如果是一个多线程协作程序，比如菲波拉切数列，1，1，2，3，5，8…使用多线程来计算。 
但后者需要前者的结果，就需要用callable接口了。 
callable用法和runnable一样，只不过调用的是call方法，该方法有一个泛型返回值类型，你可以任意指定。

runnable接口实现的没有返回值的并发编程

<2> 多线程通过线程池创建多个线程

Excutor 提供五种线程池

(优势：减少多个线程创建和销毁时的耗时，线程在面向对象编程中也相当于一个对象的创建和销毁，提供运行效率)

• newCachedThreadPool--------可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。 
• newFixedThreadPool ---------一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。 
• newScheduledThreadPool --------一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。 
• newSingleThreadExecutor ---------一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（先进先出(FIFO）, 后进先出（LIFO）, 优先级)执行
• ThreadPoolExecutor----------------一个基本的线程池，以上四种的内部实现都是基于该最基础的线程池实现的。

在《阿里巴巴java开发手册》中指出了线程资源必须通过线程池提供，不允许在应用中自行显示的创建线程，这样一方面是线程的创建更加规范，可以合理控制开辟线程的数量；另一方面线程的细节管理交给线程池处理，优化了资源的开销。而线程池不允许使用Executors去创建，而要通过ThreadPoolExecutor方式，这一方面是由于jdk中Executor框架虽然提供了如newFixedThreadPool()、newSingleThreadExecutor()、newCachedThreadPool()等创建线程池的方法，但都有其局限性，不够灵活；另外由于前面几种方法内部也是通过ThreadPoolExecutor方式实现，使用ThreadPoolExecutor有助于大家明确线程池的运行规则，创建符合自己的业务场景需要的线程池，避免资源耗尽的风险

java 使用方式详细了解及说明参考：https://www.cnblogs.com/Steven0805/p/6393443.html

Android中使用方式详细了解及说明：https://www.jianshu.com/p/7b2da1d94b42

<3> Androd中多线程的创建

创建最基本的线程池 ThreadPoolexcutor 对象，其中构造参数里面包含7个参数，

• corePoolsize ：线程池维护线程的核心线程数
• maxmumPoolSize： 线程池维护线程的最大数量
• keepAliveTime : 线程池维护线程所允许的空闲时间
• unit：线程池维护线程所允许的空闲时间单位
• workQueue : 线程池所使用的缓冲队列
• threadFactory ：新建线程工厂
• handler ：线程对拒绝任务的处理策略

<4> java基础中多线程通信

①同步

这里讲的同步是指多个线程通过synchronized关键字这种方式来实现线程间的通信，是加锁的方式

这种方式，本质上就是“共享内存”式的通信。多个线程需要访问同一个共享变量，谁拿到了锁（获得了访问权限），谁就可以执行

②while轮询的方式

在这种方式下，线程A不断地改变条件，线程ThreadB不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立 ，从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费CPU资源。之所以说它浪费资源，是因为JVM调度器将CPU交给线程B执行时，它没做啥“有用”的工作，只是在不断地测试 某个条件是否成立。就类似于现实生活中，某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了，而不是： 在干别的事情，当有电话来时，响铃通知TA电话来了。关于线程的轮询的影响，可参考：JAVA多线程之当一个线程在执行死循环时会影响另外一个线程吗？

这种方式还存在另外一个问题：

轮询的条件的可见性问题，关于内存可见性问题，可参考：JAVA多线程之volatile 与 synchronized 的比较中的第一点“一，volatile关键字的可见性”

线程都是先把变量读取到本地线程栈空间，然后再去再去修改的本地变量。因此，如果线程B每次都在取本地的 条件变量，那么尽管另外一个线程已经改变了轮询的条件，它也察觉不到，这样也会造成死循环。

③wait/notify机制

这里用到了Object类的 wait() 和 notify() 方法。

当条件未满足时(list.size() !=5)，线程A调用wait() 放弃CPU，并进入阻塞状态。---不像②while轮询那样占用CPU

当条件满足时，线程B调用 notify()通知 线程A，所谓通知线程A，就是唤醒线程A，并让它进入可运行状态。

这种方式的一个好处就是CPU的利用率提高了。

但是也有一些缺点：比如，线程B先执行，一下子添加了5个元素并调用了notify()发送了通知，而此时线程A还执行；当线程A执行并调用wait()时，那它永远就不可能被唤醒了。因为，线程B已经发了通知了，以后不再发通知了。这说明：通知过早，会打乱程序的执行逻辑。

④管道通信就是使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信

具体就不介绍了。分布式系统中说的两种通信机制：共享内存机制和消息通信机制。感觉前面的①中的synchronized关键字和②中的while轮询 “属于” 共享内存机制，由于是轮询的条件使用了volatile关键字修饰时，这就表示它们通过判断这个“共享的条件变量“是否改变了，来实现进程间的交流。

而管道通信，更像消息传递机制，也就是说：通过管道，将一个线程中的消息发送给另一个

以上参考：https://www.cnblogs.com/hapjin/p/5492619.html

<5> Android 中多线程的通信

• Handler 通信机制（事件驱动程序设计模型）

在 Android 应用开发中他与其他线程协作，接收其他消息来更新主线程的内容。

日常开发中Handler 通常用于异步请求，如网络请求等，同时Handler也用于定时操作，发送定时消息。

有Message，Looper，MessageQueue，Handler 四个对象

Message--------线程之间传递的消息

MessageQueue----------存放Message和Runnable 的消息集合

Looper-------不停的轮询消息队列，只要有消息就取出，没有消息就休眠。减少CPU资源的浪费

Handler-------用来处理消息

使用方法：

首先在主线程中创建handler对象，然后在子线程中调用handler的sendMessage（）方法，接着这个消息就好放在主线程的Messagequeue中，通过Looper对象取出MessageQueue中的消息，最后分发回Handler的handMessage（）方法中

1. Looper 用来统一管理messageQueue的，一个线程中只有一个looper对象来进行管理，主要的执行方法在looper.loop()方法中。
2. UI主线程会给自己创建一个looper对象。子线程的looper需要手动的创建。
3. 当handler在UI主线程上进行实例化的时候，自动持有主线程的looper。

• AsyncTask 多线程异步处理机制

 Android 中专门用来处理异步请求的抽象类，主要是为耗时操作开辟新线程

这个类是对Thread类的封装并加入了一些新的方法

1. 三种泛型类型参数

这些参数在不使用的时候可以直接指定为void，AsyncTask<Params,Progress,Results>可以指定为AsyncTask<void,void,void>

2.四个回调函数

onPreExcute() 准备运行

doInBackground(Params) 正在后台运行，这里在后台线程执行耗时操作，将执行结果传递到onPostExcute（results）处理，也可以使用pulishProgress()发布进度值-------必须被复写

onProgressUpdate（Progress）进度更新，由Ui线程在pulishProgress（）之后调用，一般用于动态更新进度条

onPostExcute（Results）完成后台任务

• Acyivity.runOnUIthread(Runnable)
• View.Post(Runnable)
• View.PostDeayed(Runnble,long)

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Java 基础多线程相关 

1.并行和并发的区别

并发：是指两个任务请求运行，处理器接受一个任务，两个任务轮流进行

并行：是指两个任务同时运行，甲任务进行，乙任务也会进行（需要多核处理器）

JVM在启动时候启动了主线程和和垃圾回收器，所以是多线程

2.多线程中的锁类型（目前了解有6种）

2.1 Synchronized

2.2 Lock

2.3 ReentrantLock

2.4 ReentrantReadWriteLock

2.5 Condition

2.6 ManyCondition

 #1 synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中

#2 ReentrantLock 拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了 锁投票，定时锁等候和中断锁等候。

参考：https://blog.csdn.net/nalanmingdian/article/details/77800355