Android多线程学习:线程

一、概念

进程:系统资源分配的基本单位,进程之间相互独立,不能直接访问其他进程的地址空间。

线程:CPU调度的基本单位,线程之间共享所在进程的资源,包括共享内存,公有数据,全局变量等。

后台线程:后台线程又称为守护线程(Daemon Thread),JVM的垃圾回收线程就是典型的后台线程。

举例记忆:以下纯属本人瞎编,方便记忆

  • 进程就是一个鞋子工厂,鞋子由鞋带、鞋底、鞋帮三部分组成。线程就是工厂下的流水线,一条流水线做鞋带,一条流水线做鞋底,一条流水线做鞋帮,最后再把做好的组件组装起来变成一个鞋子。
  • 我们会把原材料直接提供给工厂,工厂统一接收而不是里面具体的某个流水线。所以工厂(进程)就是我们系统分配资源的最小单位。
  • 如果想做出鞋子,至少要开启一个流水线工作,这个流水线可以先做鞋带,在做鞋帮,在做鞋底,最后再组装成鞋子,如果没有流水线工作,一双鞋子也做不出来。所以流水线是系统可调度执行的基本单位。
  • 工厂包含多条流水线,即进程包含多个线程,而多条流水线上的工人又共享工厂里的食堂、厕所、宿舍,线程之间共享所在进程的资源。

二、线程三种实现

1、继承Thread类

java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //3、创实例,并调用start()方法开启线程。
        new MyThread().start();
        new MyThread().start();
    }

    //1、定义一个类MyThread继承Thread,并重写run方法
    class MyThread extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            //2、将执行的代码写在run方法中。
            Log.d(TAG, "线程名字:" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

2、实现Runnable接口

java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    public static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //3、创建Thread对象, 传入MyRunnable的实例,并调用start()方法开启线程。
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
        Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable());
        thread1.start();
    }

    // 1、定义一个类MyRunnable实现Runnable接口,并重写run方法。
    class MyRunnable implements Runnable {
        public void run() {
            //2、将执行的代码写在run方法中。
            Log.d(TAG, "线程名字:" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

3 、通过Callable和Future创建有返回值的多线程

java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private final String TAG = this.getClass().getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        //3、创建线程池对象,调用submit()方法执行MyCallable任务,并返回Future对象
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable());
        //4、调用Future对象的get()方法获取call()方法执行完后的值
        try {
            Log.d(TAG, "sum = " + f1.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //5、关闭线程池
        pool.shutdown();
    }

    //1、自定义一个类MyCallable实现Callable接口,并重写call()方法
    public class MyCallable implements Callable<Integer> {
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            //2、将要执行的代码写在call()方法中
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i <= 100; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        }
    }
}

三、线程的生命周期

1、线程的生命周期包括:新建New,就绪Runnable,运行Running,阻塞Blocked,和死亡Dead,5种状态。

新建 :程序使用new关键字之后,该线程就处于新建状态,jvm为其分配内存,并初始化成员变量。

就绪 :程序调用start() 方法之后,该线程就处于就绪状态,jvm为其创建方法调用栈和PC计数器。

运行:如果就绪状态的线程获得了CPU,那么程序就处于运行状态。

阻塞:指一个线程在执行过程中暂停,以等待某个条件的触发。

死亡 :线程执行体执行结束,以及抛出一个未捕获的ExceptionError,或者直接调用stop()方法结束该线程。可以通过线程对象的isAlive()方法,来判断线程对象的状态。

2、生命周期转换

(1)运行到阻塞:

  • 线程调用sleep()方法,主动放弃所占有的CPU资源;
  • 线程调用了一个阻塞式IO方法,在该方法返回之前,该线程被阻塞;
  • 线程试图获得一个同步监视器,但是该同步监视器被其他线程所持有;
  • 线程等待某个通知notify()notify()通常与wait()配合使用;
  • 线程调用suspend(),挂起,该方法容易造成死锁,不建议使用。

(2)阻塞到就绪:

  • sleep()方法的线程经过了指定的sleep的时间;
  • 阻塞式IO方法返回值;
  • 成功获得了同步监视器;
  • 线程获得了其他线程发出的通知,被唤醒;
  • 挂起的线程调用了resume()方法恢复。

(3)状态转换图

四、线程常用方法

1、setPriority(int newPriority) - 设置线程优先级

  • 设置线程的优先级来改变线程争抢到时间片的概率,优先级高的争抢到时间片的概率越大;
  • 优先级的取值范围:1~10,默认为5,数字越大,优先级越高;
  • 这个方法的调用必须在start之前,否则没有任何意义;
  • 使用方法getPriority(),获取当前线程优先级。

2、setDeamon(boolean b) - 设置后台线程

  • 如果所有的前台线程死亡,那么后台线程会自动死亡;
  • 默认情况下所有的线程都是前台线程;
  • 这个方法的调用必须在start之前。

3、sleep(long millis) - 设置线程休眠

  • 让当前线程暂停millis毫秒,并进入阻塞状态,睡眠状态的线程不会释放同步监视器,在此期间该线程不会获得执行的机会;
  • 使用sleep方法时需要捕捉InterruptedException或者抛出该异常。

4、interrupt() - 线程中断

  • 表示的并不是将线程结束,而是表示清除阻塞状态;
  • 中断线程操作实质上是修改了一下中断标示位为true
  • 如果线程处于阻塞状态,抛出异常InterruptedException
java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    public static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();

        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //打断休眠线程
        thread.interrupt();
    }

    class MyRunnable implements Runnable {
        public void run() {
            try {
                Log.i(TAG, "----开始休眠-----");
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
                Log.i(TAG, "----线程中断-----");
            }
            Log.i(TAG, "----休眠后执行-----");
        }
    }
}

执行结果:报异常,提示中断,取消线程阻塞,执行休眠后操作。

java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    public static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
        thread.interrupt();
    }

    class MyRunnable implements Runnable {
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i ++){
                Log.i(TAG,"打印: " + i);
                if (Thread.interrupted()){
                    Log.i(TAG, "----线程被中断了-----");
                }
            }
            Log.i(TAG, "----执行完了- interrupt state: " + Thread.interrupted());
        }
    }
}

执行结果:interrupted()只有主线程调用的时候才会是truefor循环结束后再次执行是false

5、join() - 线程合并

  • 在执行原来的线程的过程中,如果遇到了合并线程,则优先执行合并进来的线程,当合并线程执行完毕之后,再接着执行原来的线程;
  • 调用join方法之前,一定要将线程start
  • join(0)的意思不是A线程等待B线程0秒,而是A线程等待B线程无限时间,直到B线程执行完毕,即join(0)等价于join()
java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
   public static final String TAG = MainActivity.class.getSimpleName();

   @Override
   protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);
       setContentView(R.layout.activity_main);
       Thread thread1 = new Thread(new JoinRunnable());
       thread1.start();

       for (int i = 0; i < 5; i++) {
       //主线程执行1的时候,把执行权让给了子线程
           if (i == 1) {
               try {
                   thread1.join();
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           Log.i(TAG, Thread.currentThread().getName() + "正在运行....");
       }
   }


   class JoinRunnable implements Runnable {

       @Override
       public void run() {
           for (int i = 0; i < 3; i++) {
               try {
                   Thread.sleep(1000);
                   Log.i(TAG, Thread.currentThread().getName() + "正在运行....");
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
       }
   }
}

执行结果:

6、yield() - 线程让步

  • 使得正在执行的线程暂停,但不会阻塞线程,释放自己拥有的CPU,线程进入就绪状态。
  • 只有优先级与当前线程相同,或者优先级比当前线程更高的线程才有可能获得执行机会,但是可能是当前线程又进入到"运行状态"继续运行。
java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    public static final String TAG = "test";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable());
        thread1.start();
    }


    class MyRunnable implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            long begainTime = System.currentTimeMillis();
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
                //结果2需要将下面注释放开
                //Thread.yield();
                count = count + (i + 1);
            }
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            Log.i(TAG, "用时:" + (endTime - begainTime) + "ms");
        }
    }
}

运行结果1:

运行结果2,执行时放开Thread.yield()

  • yield()也不会释放锁标志,示例如下:
java 复制代码
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    public static final String TAG = "test";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable());
        Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

    static class MyRunnable implements Runnable {
        private static Object obj = new Object();

        @Override
        public void run() {
            synchronized (obj) {
                for(int i = 0;i < 5;i++) {
                    Log.i(TAG, Thread.currentThread().getName() + "正在执行i: " + i);
                    if(i == 2) {
                        Thread.currentThread().yield();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

运行结果,Thread-2获取锁以后,就算yield,也没释放锁:

7、stop() - 线程停止

  • 官方不建议使用该方法,因为stop不安全,stop会解除由线程获取的所有锁定,当在一个线程对象上调用stop()方法时,这个线程对象所运行的线程就会立即停止,假如一个线程正在执行:synchronized void { x = 3; y = 4;} 由于方法是同步的,多个线程访问时总能保证x,y被同时赋值,而如果一个线程正在执行到x = 3;时,被调用了stop()方法,即使在同步块中,它也会马上stop了,这样就产生了不完整的脏数据。

参考文章:
对进程、线程、多线程、线程池的理解
带你通俗易懂的理解------线程、多线程与线程池
线程类的常见方法介绍
java多线程以及Android多线程

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