android 多线程实现方式、并发与同步学习总结

 

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参考地址：http://blog.csdn.net/qq_30379689/article/details/72550701#面向对象和面向过程的区别
http://blog.csdn.net/csdn_aiyang/article/details/65442540
http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/47079737/

一、多线程的三种实现方式
继承Thread类，重写run函数方法
实现Runnable接口，重写run函数方法
实现Callable接口，重写call函数方法,ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程
Callable和Runnable的不同之处:

①Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run().
②Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的
③call()方法可抛出异常，而run()方法是不能抛出异常的。
④运行Callable任务可拿到一个Future对象，Future表示异步计算的结果。通过Future对象可了解任务执行情况,可取消任务的执行。
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二、如何停止一个线程
创建一个标识（flag），当线程完成你所需要的工作后，可以将标识设置为退出标识
使用Thread的interrupt()方法和nterrupted()方法，两者配合break退出循环，或者return来停止线程，有点类似标识（flag）
可以使用try-catch语句，在try-catch语句中抛出异常，强行停止线程进入catch语句，这种方法可以将错误向上抛，使线程停止事件得以传播
三、Thread 线程状态和相关方法

此图来自http://blog.csdn.net/qq_30379689/article/details/72550701#面向对象和面向过程的区别，如果不能用请告知，我这里主要以做笔记为主，此图直观的反映线程的变化状态

可运行(runnable)：线程对象创建后，线程调用start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取cpu的使用权
运行(running)：可运行状态(runnable)的线程获得了cpu使用权，执行程序代码
阻塞(block)：线程因为某种原因放弃了cpu使用权，即让出了cpu使用权，暂时停止运行，直到线程进入可运行(runnable)状态，才有机会再次获得cpu使用权转到运行(running)状态。阻塞的情况分三种：

等待阻塞：运行(running)的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中
同步阻塞：运行(running)的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中
其他阻塞：运行(running)的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入可运行(runnable)状态
死亡(dead)：线程run()、main() 方法执行结束，或者因异常退出了run()方法，则该线程结束生命周期，且死亡的线程不可再次复生
sleep和wait的区别
sleep()是Thread类的方法,wait()是Object类中的方法;
调用sleep()，在指定的时间里，暂停程序的执行，让出CPU给其他线程，当超过时间的限制后，又重新恢复到运行状态，在这个过程中，线程不会释放对象锁;调用wait()时，线程会释放对象锁，进入此对象的等待锁池中，只有此对象调用notify()时，线程进入运行状态
什么叫守护线程，用什么方法实现守护线程
守护线程：指为其他线程的运行提供服务的线程，可通过setDaemon(boolean on)方法设置线程的Daemon模式，true为守护模式，false为用户模式

方法介绍
wait() :使一个线程处于等待状态，并且释放所有持有对象的lock锁，直到notify()/notifyAll()被唤醒后放到锁定池(lock blocked pool )，释放同步锁使线 程回到可运行状态（Runnable）。
sleep():使一个线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要捕捉Interrupted异常，醒来后进入runnable状态，等待JVM调度。
notify():使一个等待状态的线程唤醒，注意并不能确切唤醒等待状态线程，是由JVM决定且不按优先级。
notifyAll():使所有等待状态的线程唤醒，注意并不是给所有线程上锁，而是让它们竞争。
join()：使一个线程中断，IO完成会回到Runnable状态，等待JVM的调度。
Synchronized():使Running状态的线程加同步锁使其进入(lock blocked pool ),同步锁被释放进入可运行状态(Runnable)。
五、如何实现线程的同步
1. Synchronized方法
当用此关键字修饰方法时， 内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。

同步方法:给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法，这个方法可以是静态方法和非静态方法，但是不能是抽象类的抽象方法，也不能是接口中的接口方法。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时，这个对象的所有同步方法都被锁定了，在此期间，其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法，直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出，从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后，其他线程是可以访问这个对象的所有非同步方法的。
同步块：同步块是通过锁定一个指定的对象，来对同步块中包含的代码进行同步；而同步方法是对这个方法块里的代码进行同步，而这种情况下锁定的对象就是同步方法所属的主体对象自身。如果这个方法是静态同步方法呢？那么线程锁定的就不是这个类的对象了，也不是这个类自身，而是这个类对应的java.lang.Class类型的对象。同步方法和同步块之间的相互制约只限于同一个对象之间，所以静态同步方法只受它所属类的其它静态同步方法的制约，而跟这个类的实例（对象）没有关系。
如果一个对象既有同步方法，又有同步块，那么当其中任意一个同步方法或者同步块被某个线程执行时，这个对象就被锁定了，其他线程无法在此时访问这个对象的同步方法，也不能执行同步块。synchronized 关键字用于保护共享数据。
2. 使用特殊域变量(volatile)实现线程同步
volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制，相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新，因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值，不能用来修饰final类型的变量

3. 使用重入锁ReentrantLock类实现线程同步
ReentrantLock类是可重入、互斥、实现了Lock接口的锁，方法：
ReentrantLock() : 创建一个ReentrantLock实例
lock() : 获得锁
unlock() : 释放锁，通常在finally代码释放锁

private Lock lock = new ReentrantLock();
public void save(int money) {
lock.lock();
try{
account += money;
}finally{
lock.unlock();
}

}
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4. 使用ThreadLocal局部变量实现线程同步
如果使用ThreadLocal管理变量，则每一个使用该变量的线程都获得该变量的副本，副本之间相互独立，这样每一个线程都可以随意修改自己的变量副本，而不会对其他线程产生影响。

private static ThreadLocal<Integer> account = new ThreadLocal<Integer>(){
@Override
protected Integer initialValue(){
return 100;
}
};
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ThreadLocal与同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题，前者采用以”空间换时间”的方法，后者采用以”时间换空间”的方式

5. 使用阻塞队列LinkedBlockingQueue实现线程同步
LinkedBlockingQueue是一个基于已连接节点的，范围任意的blocking queue。 队列是先进先出的顺序（FIFO
LinkedBlockingQueue 类常用方法：
LinkedBlockingQueue() : 创建一个容量为Integer.MAX_VALUE 的 LinkedBlockingQueue
put(E e) : 在队尾添加一个元素，如果队列满则阻塞
size() : 返回队列中的元素个数
take() : 移除并返回队头元素，如果队列空则阻塞
代码实例： 实现商家生产商品和买卖商品的同步
当队列满时：
　　add()方法会抛出异常
　　offer()方法返回false
　　put()方法会阻塞

6. 使用原子变量AtomicXxx实现线程同步
Xxx 可以是 String ,Integer等
原子操作就是指将读取变量值、修改变量值、保存变量值看成一个整体来操作即-这几种行为要么同时完成，要么都不完成。
AtomicInteger类常用方法：
AtomicInteger(int initialValue) : 创建具有给定初始值的新的AtomicInteger
addAddGet(int dalta) : 以原子方式将给定值与当前值相加
get() : 获取当前值
原子操作主要有：
对于引用变量和大多数原始变量(long和double除外)的读写操作；　　
对于所有使用volatile修饰的变量(包括long和double)的读写操作。

7. 使用线程池进行管理及优化
1. Android HandlerThread
public class HandlerThreadActivity extends AppCompatActivity{

private HandlerThread mCheckMsgThread;
private Handler mCheckMsgHandler;
//与UI线程管理的handler
private Handler mHandler = new Handler();

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_thread_handler);

//创建后台线程
initBackThread();

}

private void initBackThread()
{
mCheckMsgThread = new HandlerThread("check-message-coming");
mCheckMsgThread.start();
mCheckMsgHandler = new Handler(mCheckMsgThread.getLooper())
{
@Override
public void handleMessage(Message msg)
{
checkForUpdate();
if (isUpdateInfo)
{
mCheckMsgHandler.sendEmptyMessageDelayed(MSG_UPDATE_INFO, 1000);
}
}
};
}

/**
* 模拟从服务器解析数据
*/
private void checkForUpdate()
{
try
{
//模拟耗时
Thread.sleep(1000);
mHandler.post(new Runnable()
{
@Override
public void run()
{
String result = "实时更新中，当前大盘指数：<font color='red'>%d</font>";
result = String.format(result, (int) (Math.random() * 3000 + 1000));
mTvServiceInfo.setText(Html.fromHtml(result));
}
});

} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}

}

@Override
protected void onDestroy()
{
super.onDestroy();
//释放资源
mCheckMsgThread.quit();
}
}
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HandlerThread 的源码

public class HandlerThread extends Thread {
int mPriority;
int mTid = -1;
Looper mLooper;

public HandlerThread(String name) {
super(name);
mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
}

protected void onLooperPrepared() {
}

@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
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Looper.loop()的核心代码：

while (true) {
Message msg = queue.next(); // might block
if (msg != null) {
if (msg.target == null) {
// No target is a magic identifier for the quit message.
return;
}

long wallStart = 0;
long threadStart = 0;

// This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
Printer logging = me.mLogging;
if (logging != null) {
logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
msg.callback + ": " + msg.what);
wallStart = SystemClock.currentTimeMicro();
threadStart = SystemClock.currentThreadTimeMicro();
}

msg.target.dispatchMessage(msg);

public void quit() {
Message msg = Message.obtain();
// NOTE: By enqueueing directly into the message queue, the
// message is left with a null target. This is how we know it is
// a quit message.
mQueue.enqueueMessage(msg, 0);
}
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是一个无限循环，退出循环的条件是：msg.target == null;
也就是说，如果我们向此looper的MessageQueue发送一个target为null的message，就可以停止这个线程的远行。

停止HandlerThread的方法就是使用quit方法，具体调用形式如下：
mHandlerThread.getLooper().quit();

2. 线程池管理
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
}
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}).start();

这样new出来的匿名对象会存在一些问题

由于是匿名的，无法对它进行管理
如果需要多次执行这个操作就new多次，可能创建多个，占用系统资源
无法执行更多的操作
使用线程池的好处：
可以重复利用存在的线程，减少系统的开销；利用线程池可以执行定时、并发数的控制

线程池的作用：
线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。

原理：根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池:

1.减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
2.可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器瘫痪(每个线程需要大约
1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

Java通过Executors提供四种线程池
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池，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 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。

newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。

newSingleThreadExecutor 创建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(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
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