4.2019Android多線程總結

1.什麼是線程

線程就是程序中運作的多個子任務，是作業系統調用的最小單元

2.線程的狀态

New:建立狀态，new出來，還沒有調用start

Runnable:可運作狀态，調用start進入可運作狀态，可能運作也可能沒有運作，取決于作業系統的排程

Blocked:阻塞狀态，被鎖阻塞，暫時不活動，阻塞狀态是線程阻塞在進入synchronized關鍵字修飾的方法或代碼塊(擷取鎖)時的狀态。

Waiting：等待狀态，不活動，不運作任何代碼，等待線程排程器排程，wait sleep

Timed Waiting:逾時等待，在指定時間自行傳回

Terminated:終止狀态，包括正常終止和異常終止

2.線程的建立

a.繼承Thread重寫run方法

b.實作Runnable重寫run方法

c.實作Callable重寫call方法

實作Callable和實作Runnable類似，但是功能更強大，具體表現在

a.可以在任務結束後提供一個傳回值，Runnable不行

b.call方法可以抛出異常，Runnable的run方法不行

c.可以通過運作Callable得到的Fulture對象監聽目标線程調用call方法的結果，得到傳回值，（fulture.get(),調用後會阻塞，直到擷取到傳回值）

3.線程中斷

一般情況下，線程不執行完任務不會退出，但是在有些場景下，我們需要手動控制線程中斷結束任務，Java中有提供線程中斷機制相關的Api,每個線程都一個狀态位用于辨別目前線程對象是否是中斷狀态

public boolean isInterrupted() //判斷中斷辨別位是否是true，不會改變辨別位
public void interrupt()  //将中斷辨別位設定為true
public static boolean interrupted() //判斷目前線程是否被中斷，并且該方法調用結束的時候會清空中斷辨別位           

需要注意的是interrupt（）方法并不會真的中斷線程，它隻是将中斷辨別位設定為true,具體是否要中斷由程式來判斷，如下，隻要線程中斷辨別位為false,也就是沒有中斷就一直執行線程方法

new Thread(new Runnable(){
      while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
              //執行線程方法
      }
}).start();           

前邊我們提到了線程的六種狀态，New Runnable Blocked Waiting Timed Waiting Terminated，那麼在這六種狀态下調用線程中斷的代碼會怎樣呢，New和Terminated狀态下，線程不會理會線程中斷的請求，既不會設定标記位，在Runnable和Blocked狀态下調用interrupt會将标志位設定位true,在Waiting和Timed Waiting狀态下會發生InterruptedException異常，針對這個異常我們如何處理？

1.在catch語句中通過interrupt設定中斷狀态，因為發生中斷異常時，中斷标志位會被複位，我們需要重新将中斷标志位設定為true，這樣外界可以通過這個狀态判斷是否需要中斷線程

try{
    ....
}catch(InterruptedException e){
    Thread.currentThread().interrupt();
}           

2.更好的做法是，不捕獲異常，直接抛出給調用者處理，這樣更靈活

4.重入鎖與條件對象，同步方法和同步代碼塊

。。。

5.volatile關鍵字

volatile為執行個體域的同步通路提供了免鎖機制，如果聲明一個域為volatile，那麼編譯器和虛拟機就直到該域可能被另一個線程并發更新

java記憶體模型

堆記憶體是被所有線程共享的運作時記憶體區域，存在可見性的問題。線程之間共享變量存儲在主存中，每個線程都有一個私有的本地記憶體，本地記憶體存儲了該線程共享變量的副本（本地記憶體是一個抽象概念，并不真實存在），兩個線程要通信的話，首先A線程把本地記憶體更新過的共享變量更新到主存中，然後B線程去主存中讀取A線程更新過的共享變量，也就是說假設線程A執行了i = 1這行代碼更新主線程變量i的值，會首先在自己的工作線程中堆變量i進行指派，然後再寫入主存當中，而不是直接寫入主存

原子性 可見性 有序性

原子性：對基本資料類型的讀取和指派操作是原子性操作，這些操作不可被中斷，是一步到位的，例如x=3是原子性操作，而y = x就不是，它包含兩步：第一讀取x，第二将x寫入工作記憶體；x++也不是原子性操作，它包含三部，第一，讀取x，第二，對x加1，第三，寫入記憶體。原子性操作的類如：AtomicInteger AtomicBoolean AtomicLong AtomicReference

可見性：指線程之間的可見性，既一個線程修改的狀态對另一個線程是可見的。volatile修飾可以保證可見性，它會保證修改的值會立即被更新到主存，是以對其他線程是可見的，普通的共享變量不能保證可見性，因為被修改後不會立即寫入主存，何時被寫入主存是不确定的，是以其他線程去讀取的時候可能讀到的還是舊值

有序性：Java中的指令重排序（包括編譯器重排序和運作期重排序）可以起到優化代碼的作用，但是在多線程中會影響到并發執行的正确性，使用volatile可以保證有序性，禁止指令重排

volatile可以保證可見性 有序性，但是無法保證原子性，在某些情況下可以提供優于鎖的性能和伸縮性，替代sychronized關鍵字簡化代碼，但是要嚴格遵循使用條件。

線程池ThreadPoolExecutor

線程池的工作原理：線程池可以減少建立和銷毀線程的次數，進而減少系統資源的消耗，當一個任務送出到線程池時

1. 首先判斷核心線程池中的線程是否已經滿了，如果沒滿，則建立一個核心線程執行任務，否則進入下一步
2. 判斷工作隊列是否已滿，沒有滿則加入工作隊列，否則執行下一步
3. 判斷線程數是否達到了最大值，如果不是，則建立非核心線程執行任務，否則執行飽和政策，預設抛出異常

線程池的種類

1.FixedThreadPool:可重用固定線程數的線程池，隻有核心線程，沒有非核心線程，核心線程不會被回收，有任務時，有空閑的核心線程就用核心線程執行，沒有則加入隊列排隊

2.SingleThreadExecutor:單線程線程池，隻有一個核心線程，沒有非核心線程，當任務到達時，如果沒有運作線程，則建立一個線程執行，如果正在運作則加入隊列等待，可以保證所有任務在一個線程中按照順序執行，和FixedThreadPool的差別隻有數量

3.CachedThreadPool:按需建立的線程池，沒有核心線程，非核心線程有Integer.MAX_VALUE個，每次送出

任務如果有空閑線程則由空閑線程執行，沒有空閑線程則建立新的線程執行，适用于大量的需要立即處理的并且耗時較短的任務

4.ScheduledThreadPoolExecutor:繼承自ThreadPoolExecutor,用于延時執行任務或定期執行任務，核心線程數固定，線程總數為Integer.MAX_VALUE