Android线程学习索引

线程状态

线程状态转换图

new,runnable,running,dead,blocked,waiting/time waiting

状态转换的几个方法及其比较

start()/run()的区别：

start是让线程处于就绪状态真正的实现多线程，内部是调用了run方法。而run方法不是，继续同步调用。

其余几个方法的比较：

yield—线程静态方法，释放锁，放弃这次cpu机会，下次再竞争，只给不比自己优先级低的线程机会，执行后线程进入runnable状态

sleep--静态方法，不释放锁，不考虑优先级，执行后进入block状态，有的也说进入timewaiting状态，从不释放锁这点来看，我觉得是block状态。

join--实例方法，使该实例进程阻塞，当被join的线程执行完才执行自己，执行进入wait/timewaiting状态

wait—Object类实例方法，释放锁，必须放在同步块里使用，自己则进入对象等待池，执行后进入wait/timewaiting，wait（time）就是进入timewaiting状态，能提前notify么？

notify--实例方法，该实例对象移除对象等待池，进入锁标志等待池

notifyAll--实例方法，唤醒所有的线程，让其竞争上岗

怎样使用多线程

继承thread，实现runnable接口，实现callable接口

线程池

线程池ThreadPool的使用executorService.excute，

根据其构造方法理解线程池

比如asyncTask的核心线程数Math.max(2,Math.min(CPU_COUNT,4))，至少2个，至多4个
最大线程数 CPU_COUNT*2-1

okhttp的核心线程数0，最大数INT_MAX---为什么会这样？后文有

优化点就在减少线程的创建和销毁时间，开发者更多的关注任务

构造方法的四个队列及其特点

linkedBlockQueue，ArrayBlockQueue，DelayQueue，SynchronizedQueue

Okhttp的内部实现

可以借助OkHttpClient.newCall(request).equeue(Callback)来理解线程池的应用
参考okhttp章节的发送请求段落
https://www.jianshu.com/p/6fa13048a6cf

线程安全问题

实质就是多线程的同步问题。
为什么会出现同步问题，背景在数据读写这里，先看到读写方式（如图）

image.png

1.程序运行过程中的临时数据是存放在主存（物理内存）当中的；
cpu访问速度和顺序：register寄存器-->cpu cache mem(高速缓存)-->RAM 主存
2.由于CPU执行速度很快，而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多；
3.如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行，会大大降低指令执行的速度；
4.所以最终在CPU里面就有了高速缓存；
线程会从主存（堆区）copy一份到栈内存里（高速缓存里），处理完后就把这个副本刷回去
5.但是问题在，有缓存不一致的问题，也就是多线程访问会访问到缓存，而不是实时数据；
6.于是有了加锁的概念（线程安全的问题）。

Java Memory Model

解决线程安全模型，先来了解jmm

什么是Java内存模型？

https://mp.weixin.qq.com/s/_4AtyCVPj6E4AkHzVHsKbg

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html

因此并发可能遇到的三个问题
1.原子性：即一个操作或者多个操作要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行;
2.可见性:是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值;
3.有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

再更详细的说
java内存模型的毛病
http://cmsblogs.com/?p=2161

实例化一个对象要分为三个步骤：

1.分配内存空间
2.初始化对象
3.将内存空间的地址赋值给对应的引用

但是由于重排序的缘故，步骤2、3可能会发生重排序，其过程如下：
1.分配内存空间
2.将内存空间的地址赋值给对应的引用
3.初始化对象

如果2、3发生了重排序就会导致第二个判断会出错，singleton != null，但是它其实仅仅只是一个地址而已，
此时对象还没有被初始化，所以return的singleton对象是一个没有被初始化的对象

两个解决办法：

1.不允许初始化阶段步骤2 、3发生重排序。
2.允许初始化阶段步骤2 、3发生重排序，但是不允许其他线程“看到”这个重排序。

Volatile

volatile关键字，用来修饰变量
volatile在以下三方面影响java内存模型，从而保证线程安全

1.原子性:Java中对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行,其余都是非原子操作；
*volatile不保证原子性操作,所以对原子性没帮助

2.可见性：Java里的一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值；
*volatile保证修改的值会立即被更新到主存

3.有序性：JavaJ内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性；
*volatile原则属于 happens-before原则的一部分，能部分保证有序性

从汇编角度了解volatile禁止重排序，了解happens-before原则
http://cmsblogs.com/?p=2148

Synchronize

Synchronize关键字，本身不是锁，只是去拿锁

从jmm角度分析synchronize和volatile的区别
1.原子性
代表了原子性的操作（几个步骤是一个原子）在线程执行过程中不会被中断，是一个整体；
原子性是拒绝多线程操作的，不论是多核还是单核，具有原子性的量，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作，所以synchronize可以保证变量原子性；
volatile能保证变量在私有内存和主内存间的同步，但是多个线程操作仍然可能打断，所以不能保证变量的原子性；
2.可见性
volatile是变量在多线程之间的可见性（使得缓存数据无效），synchronize并不会马上更新到主存里,只不过只有一个线程操作，数据继续是缓存->主存；
3.有序性
都是一定程度保证有序性，volatile的有序性规则不细说，synchronize是保证同步代码块内的代码不会重排序到同步块之外（其实也是monitor屏障）
4.其他方面
volatile是线程同步的轻量级实现，多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronize会发生阻塞，所以volatile的性能要比synchronize好；
volatile只能用于修饰变量，synchronize可以用于修饰方法、代码块，对于多线程访问同一个实例变量还是需要加锁同步。

锁范围

Java并发之synchronized深度解析
https://mp.weixin.qq.com/s/xPUKTIIwz4sU1cK1eWy21w

锁思想
https://www.jianshu.com/p/94cf9ebd8932
包含，悲观（就是锁上）乐观（认为不会修改，写少的场景，无锁，CAS操作）。
锁升级：自旋锁（先不释放锁，下次申请锁还是自己就不用再加锁消耗），轻量锁（等待，里面有个id，判断到没到自己），重量锁（直接挂起等待唤醒）

结合单例DCL去讲

饿汉法写一个单例
https://blog.csdn.net/Jo__yang/article/details/52117031

https://mp.weixin.qq.com/s/N6UqsoWLEUWFFu2S_OT75w

那些年，我们一起写的单例模式
https://mp.weixin.qq.com/s/pixuEDQ_OZ0RFjciTThKlQ

那为什么用enum写单例是线程安全的？
http://www.hollischuang.com/archives/197

各种锁示意图

图源https://mp.weixin.qq.com/s/tQ4dgerk9-FR4HIW5rwHpQ

ReentrantLock

reentrantLock重入锁，—这个没咋看，不常用
结合DelayQueue的take方法
https://blog.csdn.net/kobejayandy/article/details/46833623

乐观悲观

锁继续发散就是乐观锁和悲观锁
这两种不是真正的锁，而是一种思想，前面说的加锁都是悲观锁，cas是一种乐观锁的实现形式。
悲观锁就是每个操作前都锁定，乐观锁就是先读取操作后再比较，适用于读高发的场景。具体参考
CAS （compareAndSwap）
https://www.cnblogs.com/qjjazry/p/6581568.html

死锁

死锁的概念
代码实现一个死锁，如何解决死锁？
http://cmsblogs.com/?p=1312

jvm 跟jmm的区别

jvm是指java虚拟机的内部结构模型，内部包括：线程共享方法区&堆区，线程独享栈区，本地方法区，程序计数器。

数据结构的线程安全问题

有时候是从数据结构深入到线程安全。
比如先问HashMap和LinkedHashMap的区别，然后问HashMap的缺点，
再对比HashMap和HashTable，Collection.SynchornizedMap的优缺，提出改进方案用ConcurrentHashMap--->结构特点

这里再发散一下
有点像ArrayList和LinkedList比较，再比较Vector，和CopyOnWriteArrayList

多线程中的通信问题

就是考Handler的消息机制

首先handler收发消息的图要会画

然后通过各自的构造方法去梳理一下

handler/thread/threadLocal/looper/messageQueue 的对应关系

以activity在主线程启动的为例（handler有关的）

1.ActivityThread的main方法里Looper.prepareMainLooper(就是prepare方法）；
2.activityThread就绑定了这个线程，虽然我不知道跟这个handler有啥用；
3.并且主动调用loop循环取消息；

prepareLooper方法做了两件事

1.判断当前线程的threadLocal里有没有looper，有就报错，因为一个线程里只能有一个looper；
2.threadLocal（looper类的饿汉初始化）里没有looper，则初始化looper并set进去；
这里细节
Looper prepare的时候，
先检查 threadLocal，先get，看能不能拿到looper
再set，把looper set到threadLocal里
ThreadLocal 的get方法，很诡异
看起来是key，value，key是thread，value是looper

实际上是获取 thread里私有的threadLocal，
因为ThreadLocal.ThreadLocalMap是线程私有的。
这个ThreadLocalMap是ThreadLocal的静态内部类。

然后并不是真正的map。而是一个 Entry数组。
这个数组存的方式也很奇怪，index是threadLocal的hashCode
value是Entry。
entry的key是 ThreadLocal，value是其持有的私有对象值，这里是looper

然后，这个entry，继承的是一个WeakReference<ThreadLocal<?>>
这个能保证，weakReference里的threadLocal 就不算强引用，可以正常回收，threadlocalMap也就可以回收，这样里面的一些私有变量就可以被回收。

举个例子， userInfo放到threadLocal里，做线程私有变量，当userInfo不用了，userInfo==null，
但是threadLocal还持有userInfo（集合持有），threadLocal生命周期跟thread一起，可能这个thread就一直没释放，也就没回收，导致内部的threadLocalMap就一直保留着userInfo.

这里就可以做到，threadLocal的remove函数，会主动清理掉entry，避免集合引用导致的泄露。

这里可以看这篇文章
https://mp.weixin.qq.com/s/8Emvbmbn1CgBPjddETEjMA

Looper的初始化方法里做了两件事

1.绑定一个messageQueue，所以一个looper只有一个msgQueue；
2.绑定当前所处线程；
所以主线程默认是有一个looper，一个msgQueue，主线程的handler是不需要额外prepare的

然后就是1个线程可以有多个handler（实际就是1个looper可以有多个handler）参考主线程，其余都是一一拥有关系。

收发消息

handler.sendMsg/obtainMsg的区别

handler怎样做到MsgDelay

->handler.sendMsgDelay
->msg内部存储了一个时间戳
->sendMessageAtTime方法绑定一个msgQueue(也从侧面说明，一个handler只能同一时间处理一个msgQueue的消息）
->handler.enqueueMessage
->msgQueue.enqueueMessage
->内部有个死循环来判断排队

这里经常会被问到为什么msg delay不会被阻塞，比如sendMsgDelay ，第一个msg delay 30s，第二个msg delay 5s
那么第二个msg真的会在第35s才被接收吗？
这里涉及到的就是msg的阻塞问题，

实际上结合MessageQueue的enquene方法，和msg的next方法，内部维护一个needAwake
首先判断的是消息是否退出，如果要退出就回收消息，然后获取到正在使用的消息并将传递过来的时间（即延时时间）赋值给msg.when。而p又是什么？其实p = mMessages，第一次进来p是null，接着判断消息是否为null，当前消息的when是否为0或者小于p.when满足这个条件,p 就是下一个要执行的消息即（msg.next），再给needWake赋值时刻唤醒消息。如果不满足上面的条件（即线程阻塞了）则开启一个死循环将其插入到队列中，让when = 0的消息或者when < p.when（即延时小的消息）先执行。

loop方法的内部实现

内部一个死循环不断去取msg，取到之后msg.target.dispatchMsg，这个msg.target本质是handler对象，
在handler.obtain的时候，msg就绑定上了一个target，handler.send的是在equeueMsg的时候绑上的，最后由这个handler去handleMsg

这里会被问到，为什么这个loop的死循环不会阻塞UI线程？
在MessageQueue.next()方法里，会调用一个native方法：nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis)，当主线程没有消息可处理的时候，该方法会阻塞主线程。在这种情况下，用户点击一下屏幕
nativePollOnce()方法继续执行了，并且调用了InputEventReceiver.dispatchInputEvent()
调用nativePollOnce()方法挂起主线程之后，当有一些事件到来时，native层会唤醒主线程
https://www.zhihu.com/question/34652589

IntentService/HandlerThread的学习与使用

https://www.jianshu.com/p/b9427d4011e0

ThreadLocal

面试必问：Android Handler机制之ThreadLocal
https://mp.weixin.qq.com/s/WOYUWPSSrGIaX1uuboRrqg

ThreadLocal解析
https://mp.weixin.qq.com/s/VNBwPPJeENyU9iyxJcN1qw

AsyncTask

使用
https://www.jianshu.com/p/7d2fa022b647

源码
https://www.jianshu.com/p/97da1c0f21c4

强烈推荐看这个
关于创建ayncTask的
https://mp.weixin.qq.com/s/5CeZ6NHF6dm3qN6RgzaGDQ

其他的同步

Condition 与传统多线程协作区别问题解析
https://mp.weixin.qq.com/s/naUaxbcenTZeiQ441wyQbA

Android Exchanger
https://mp.weixin.qq.com/s/bOFsVALa8oBbhvcrzCIbYw

进程

Android技能树 — 多进程相关小结
https://mp.weixin.qq.com/s/DgMXCqRh5sQiIDEUeTPzcw

参考链接

android 多线程 — 综述
https://www.jianshu.com/p/52d752dac4aa

还有一些线程的问题
https://mp.weixin.qq.com/s/QQt8sPOjsqQ0kHtfGsSlMg

JAVA多线程和并发基础面试问答
http://blog.jobbole.com/76308/

Java线程面试题 Top 50
http://www.importnew.com/12773.html

40个Java多线程问题总结
http://www.cnblogs.com/xrq730/p/5060921.html

handler实现原理，从源码分析
http://www.2cto.com/kf/201605/507567.html

多线程的实际应用例子
简易断点续传下载器实现
https://www.jianshu.com/p/5b2e22c42467

Android多线程断点续传下载
https://www.jianshu.com/p/2b82db0a5181

Android里怎么回主线程操作
https://www.cnblogs.com/jingmo0319/p/5730963.html

最后编辑于：2022.09.28 20:10:21

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