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

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

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

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Exception或Error，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
线程生命周期.png

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。

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。

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true。for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()。

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。

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：

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