Android多線程：必須了解的多線程基礎(chǔ)知識(shí)匯總

前言

  • 多線程的應(yīng)用在開(kāi)發(fā)中非常常見(jiàn)
  • 今天，我將獻(xiàn)上一份全面 & 詳細(xì)的多線程基礎(chǔ)知識(shí)匯總，希望你們喜歡。

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目錄

示意圖

1. 線程 - 介紹

1.1 定義

一個(gè)基本的CPU執(zhí)行單元 & 程序執(zhí)行流的最小單元。

1.2 特點(diǎn)

  • 比進(jìn)程更小的可獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，可理解為：輕量級(jí)進(jìn)程；
  • 組成：線程ID + 程序計(jì)數(shù)器 + 寄存器集合 + 堆棧；
  • 線程自己不擁有系統(tǒng)資源，與其他線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源。

1.3 作用

減少程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開(kāi)銷，提高操作系統(tǒng)的并發(fā)性能。

1.4 狀態(tài)說(shuō)明

擁有類似于進(jìn)程的就緒、阻塞、運(yùn)行3種基本狀態(tài)，具體如下圖：

示意圖

2. 線程分類

線程主要分為：守護(hù)線程、非守護(hù)線程（用戶線程）

2.1 守護(hù)線程

守護(hù)用戶線程的線程，即在程序運(yùn)行時(shí)為其他線程提供一種通用服務(wù)，如垃圾回收線程。設(shè)置該線程為守護(hù)線程的方式如下：

thread.setDaemon(true)；

2.2 非守護(hù)線程（用戶線程）

主要包括：主線程 & 子線程。

a. 主線程（UI線程）

  • 定義：Android系統(tǒng)在程序啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一條主線程
  • 作用：處理四大組件與用戶進(jìn)行交互的事情（如UI、界面交互相關(guān)）
  • 注：因?yàn)橛脩綦S時(shí)會(huì)與界面發(fā)生交互，因此主線程任何時(shí)候都必須保持很高的響應(yīng)速度，所以主線程不允許進(jìn)行耗時(shí)操作，否則會(huì)出現(xiàn)ANR

b. 子線程（工作線程）

手動(dòng)創(chuàng)建的線程，主要用于耗時(shí)的操作（網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求、I/O操作等）

2.3 守護(hù)線程 與 非守護(hù)線程的區(qū)別

區(qū)別：虛擬機(jī)是否已退出：

  • 當(dāng)所有用戶線程結(jié)束時(shí)，因?yàn)闆](méi)有守護(hù)的必要，所以守護(hù)線程也會(huì)終止，虛擬機(jī)也同樣退出；
  • 反過(guò)來(lái)，只要任何用戶線程還在運(yùn)行，守護(hù)線程就不會(huì)終止，虛擬機(jī)就不會(huì)退出

3. 線程優(yōu)先級(jí)

3.1 表示

線程優(yōu)先級(jí)分為10個(gè)級(jí)別，分別用Thread類常量表示。

public static final int MIN_PRIORITY = 1; // 優(yōu)先級(jí)1
public static final int NORM_PRIORITY = 5; // 優(yōu)先級(jí)5
public static final int MAX_PRIORITY = 10; // 優(yōu)先級(jí)10

3.2 設(shè)置

  • 通過(guò)方法setPriority(int grade)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)設(shè)置
  • 默認(rèn)線程優(yōu)先級(jí)是5，即 Thread.NORM_PRIORITY

4. 多線程 - 介紹

4.1 定義

多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行，即多個(gè)任務(wù)同時(shí)進(jìn)行

  1. 其實(shí)，計(jì)算機(jī)任何特定時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)；
  2. 多線程只是一種錯(cuò)覺(jué)：只是因?yàn)镴VM快速調(diào)度資源來(lái)輪換線程，使得線程不斷輪流執(zhí)行，所以看起來(lái)好像在同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)而已

4.2 作用

Android官方聲明：在多線程編程時(shí)有兩大原則：

  1. 不要阻塞UI線程（即主線程）：?jiǎn)尉€程會(huì)導(dǎo)致主線程阻塞，然后出現(xiàn)ANR錯(cuò)誤：主線程被阻塞超過(guò)5s則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤
  2. 不要在UI線程之外更新UI組件

所以，我們需要多線程（1個(gè)主線程+x個(gè)工作線程）來(lái)解決上述兩個(gè)問(wèn)題：

  • 將耗時(shí)任務(wù)放在工作線程中進(jìn)行

對(duì)應(yīng)原則：不要阻塞UI線程（即主線程），即當(dāng)我們有耗時(shí)的任務(wù)，如果在UI線程中執(zhí)行，那就會(huì)阻塞UI線程了，必須要拋到工作線程中去執(zhí)行；

  • 將更新UI組件放在主線程中進(jìn)行

對(duì)應(yīng)原則：不要在UI線程之外訪問(wèn)UI組件，即更新UI組件時(shí)，一定得在UI線程里執(zhí)行，故需要在工作線程中執(zhí)行的任務(wù)結(jié)果返回到UI線程中去更新組件

4.3 應(yīng)用場(chǎng)景

  • 將耗時(shí)任務(wù)從主線程拋到工作線程中進(jìn)行
  • 將更新UI組件任務(wù)從工作線程拋到主線程中進(jìn)行

4.4 實(shí)現(xiàn)方式

Android多線程實(shí)現(xiàn)方式包括：


示意圖

5. 線程調(diào)度

5.1 調(diào)度方式

  • 當(dāng)系統(tǒng)存在大量線程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式調(diào)度線程，因此線程不可能做到絕對(duì)的并發(fā)
  • 處于就緒狀態(tài)（Runnable）的線程都會(huì)進(jìn)入到線程隊(duì)列中等待CPU資源

同一時(shí)刻在線程隊(duì)列中可能有很多個(gè)

  • 在采用時(shí)間片的系統(tǒng)中，每個(gè)線程都有機(jī)會(huì)獲得CPU的資源以便進(jìn)行自身的線程操作；當(dāng)線程使用CPU資源的時(shí)間到后，即時(shí)線程沒(méi)有完成自己的全部操作，JVM也會(huì)中斷當(dāng)前線程的執(zhí)行，把CPU資源的使用權(quán)切換給下一個(gè)隊(duì)列中等待的線程。

被中斷的線程將等待CPU資源的下一次輪回，然后從中斷處繼續(xù)執(zhí)行

5.2 調(diào)度優(yōu)先級(jí)

Java虛擬機(jī)（JVM）中的線程調(diào)度器負(fù)責(zé)管理線程，并根據(jù)以下規(guī)則進(jìn)行調(diào)度：

  1. 根據(jù)線程優(yōu)先級(jí)（高-低），將CPU資源分配給各線程
  2. 具備相同優(yōu)先級(jí)的線程以輪流的方式獲取CPU資源

這里需要特別注意的是：優(yōu)先級(jí)高的，只是獲得資源的機(jī)會(huì)高一些，并非完全獨(dú)占CPU運(yùn)行；優(yōu)先級(jí)低的也并非要等高優(yōu)先級(jí)的線程運(yùn)行完才能輪到，是相對(duì)來(lái)說(shuō)獲得資源的機(jī)率低一些，僅此而已。

6. 線程同步

  • 定義：當(dāng)線程A使用同步方法A時(shí)，其他線程必須等到線程A使用完同步方法A后才能使用
  • 同步方法用關(guān)鍵字 Synchronized 進(jìn)行修飾
public synchronized void Sb_Android(){
        }

7. 線程聯(lián)合

  • 定義：線程A在占有CPU資源期間，通過(guò)調(diào)用join()方法中斷自身線程執(zhí)行，然后運(yùn)行聯(lián)合它的線程B，直到線程B執(zhí)行完畢后線程A再重新排隊(duì)等待CPU資源，這個(gè)過(guò)程稱為線程A聯(lián)合線程B
  • 線程A聯(lián)合線程B，即在線程A的執(zhí)行操作里定義：
B.join();

8. 進(jìn)程 - 介紹

8.1 定義

是進(jìn)程實(shí)體的運(yùn)行過(guò)程 & 系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位

8.2 作用

使多個(gè)程序可 并發(fā)執(zhí)行，以提高系統(tǒng)的資源利用率和吞吐量

8.3 進(jìn)程狀態(tài)說(shuō)明（前三個(gè)為基礎(chǔ)狀態(tài)）

示意圖

注意 就緒、阻塞狀態(tài)的區(qū)別：

  1. 就緒狀態(tài)：進(jìn)程缺少的資源 = 處理機(jī)，只要獲得處理機(jī)資源立即執(zhí)行
  2. 等待狀態(tài)：指 進(jìn)程缺少其他資源（除了處理機(jī)） / 等待某一事件

8.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)換

示意圖

9. 線程與進(jìn)程的區(qū)別

示意圖

10. 單/多進(jìn)程、單/多線程的區(qū)別

假設(shè)：進(jìn)程 = 桌子，單線程 = 1個(gè)人吃飯

  • 單進(jìn)程、單線程：一個(gè)人在一個(gè)桌子上吃飯
  • 單進(jìn)程、多線程：多個(gè)人在同一個(gè)桌子上一起吃飯
  • 多進(jìn)程、單線程：多個(gè)人每個(gè)人在自己的桌子上吃飯

11. 總結(jié)

  • 本文主要全面介紹了多線程中的基礎(chǔ)知識(shí)
  • 下一篇文章我將對(duì)講解Android多線程的相關(guān)知識(shí)，感興趣的同學(xué)可以繼續(xù)關(guān)注Carson_Ho的簡(jiǎn)書(shū)

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