android 多线程理解（一） 初始篇

主要讲： 进程线程概念，线程实现，停止线程，

进程： 程序的在一定数据结构和集合上面的运行，是操作系统调用的基本单位，简单的来说就是windows任务管理器上的exe进程查看。

线程：进程可以有多个线程，是cpu高效利用的表现，是操作系统调度的最小单元，有自己的寄存器，缓存等。

线程共包括以下5种状态。
1. 新建状态(New)         : 线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。
3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked)  : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
    (01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。
    (02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。
    (03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。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，线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead)    : 线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

第一种直接继承 Thread。第二种直接实现runnable接口，注意点start方法和run方法的区别

1. Callable

Callable 是一个接口，它只包含一个call()方法。Callable是一个返回结果并且可能抛出异常的任务。

为了便于理解，我们可以将Callable比作一个Runnable接口，而Callable的call()方法则类似于Runnable的run()方法。

Callable的源码如下：

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

Futrue 源码解说：调用get方法会阻塞当前线程

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public interface Future<V> {
    // 试图取消对此任务的执行。
    boolean     cancel(boolean mayInterruptIfRunning)

    // 如果在任务正常完成前将其取消，则返回 true。
    boolean     isCancelled()

    // 如果任务已完成，则返回 true。
    boolean     isDone()

    // 如有必要，等待计算完成，然后获取其结果。
    V           get() throws InterruptedException, ExecutionException;

    // 如有必要，最多等待为使计算完成所给定的时间之后，获取其结果（如果结果可用）。
    V             get(long timeout, TimeUnit unit)
          throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

callable的调用实例：
22     public static void main(String[] args) 
23         throws ExecutionException, InterruptedException{
24         //创建一个线程池
25         ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
26         //创建有返回值的任务
27         Callable c1 = new MyCallable();
28         //执行任务并获取Future对象 
29         Future f1 = pool.submit(c1);
30         // 输出结果
31         System.out.println(f1.get()); 
32         //关闭线程池 
33         pool.shutdown(); 
34     }

submit 内部调用callable的流程

(1)   RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
    // 执行“任务ftask”
    execute(ftask);

(2) new FutureTask<T>(callable);

(3) execute(ftask(当成了一个runnable的方法))  本质就是执行FutureTask.java  里面的run方法

（4）简化 FutureTask 内部的执行流程

public void run() {
    try {
        // 将callable对象赋值给c。
        Callable<V> c = callable;
        if (c != null && state == NEW) {
            V result;
            boolean ran;
            try {
                // 执行Callable的call()方法，并保存结果到result中。
                result = c.call();  执行call的方法，然后得到返回
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
                result = null;
                ran = false;
                setException(ex);
            }
            // 如果运行成功，则将result保存
            if (ran)
                set(result);   （对应到future的get的方法去获取对应的参数值）
        }
    } finally {
        runner = null;
        // 设置“state状态标记”
        int s = state;
    }
}

怎么样停止一个线程：

interrupt()的作用是中断本线程。
本线程中断自己是被允许的；其它线程调用本线程的interrupt()方法时，会通过checkAccess()检查权限。这有可能抛出SecurityException异常。
如果本线程是处于阻塞状态：调用线程的wait(), wait(long)或wait(long, int)会让它进入等待(阻塞)状态，或者调用线程的join(), join(long), join(long, int), sleep(long), sleep(long, int)也会让它进入阻塞状态。若线程在阻塞状态时，调用了它的interrupt()方法，那么它的“中断状态”会被清除并且会收到一个InterruptedException异常。例如，线程通过wait()进入阻塞状态，此时通过interrupt()中断该线程；调用interrupt()会立即将线程的中断标记设为“true”，但是由于线程处于阻塞状态，所以该“中断标记”会立即被清除为“false”，同时，会产生一个InterruptedException的异常。
如果线程被阻塞在一个Selector选择器中，那么通过interrupt()中断它时；线程的中断标记会被设置为true，并且它会立即从选择操作中返回。
如果不属于前面所说的情况，那么通过interrupt()中断线程时，它的中断标记会被设置为“true”。
中断一个“已终止的线程”不会产生任何操作。

（方式1）
@Override
public void run() {
    try {
        while (true) {
            // 执行任务...
        }
    } catch (InterruptedException ie) {  
        // 由于产生InterruptedException异常，退出while(true)循环，线程终止！
    }
}

方式二

@Override
public void run() {
    while (true) {
        try {
            // 执行任务...
        } catch (InterruptedException ie) {  
            // InterruptedException在while(true)循环体内。
            // 当线程产生了InterruptedException异常时，while(true)仍能继续运行！需要手动退出
            break;
        }
    }
}

方式三

@Override
public void run() {
    while (!isInterrupted()) {
        // 执行任务...
    }
}

方式四： 这种比较常见

private volatile boolean flag= true; 将flag定义为volatile类型，是为了保证flag的可见性。即其它线程通过stopTask()修改了flag之后，本线程能看到修改后的flag的值。
protected void stopTask() {
    flag = false;
}

@Override
public void run() {
    while (flag) {
        // 执行任务...
    }
}

PS:
 Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“线程t1”  实例的本质都是调用线程的方法
 t1.start(); 
 t1.interrupt();  true 阻塞会抛出异常，同时又进行了复位我false。
t1.interrupted(); false 只是单纯的复位
t1.isInterrupted(); 判断当前是否复位了

synchronized原理

当我们调用某对象的synchronized方法时，就获取了该对象的同步锁。例如，synchronized(obj)就获取了“obj这个对象”的同步锁。
不同线程对同步锁的访问是互斥的。

第一条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的该“synchronized方法”或者“synchronized代码块”的访问将被阻塞。
第二条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程仍然可以访问“该对象”的非同步代码块。
第三条: 当一个线程访问“某对象”的“synchronized方法”或者“synchronized代码块”时，其他线程对“该对象”的其他的“synchronized方法”或者“synchronized代码

wait(), notify(), notifyAll()等方法介绍

Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下：
notify()        -- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
notifyAll()   -- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
wait()           -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”，“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”，当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout)  wait(long timeout, int nanos)   重点在等待多久后自动被唤醒  -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”，“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法，或者超过指定的时间量”，当前线程自动被唤醒(进入“就绪状态”)。

具体参考：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479224.html

可以实现生产者和消费者模式。

 yield()介绍

放弃线程执行权，同等优先级的线程执行，但是有可能当前线程继续执行。和wait的区别

(01) wait()是让线程由“运行状态”进入到“等待(阻塞)状态”，而不yield()是让线程由“运行状态”进入到“就绪状态”。
(02) wait()是会线程释放它所持有对象的同步锁，而yield()方法不会释放锁。

 sleep()介绍

不释放锁，即当前线程会从“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。sleep()会指定休眠时间，线程休眠的时间会大于/等于该休眠时间；在线程重新被唤醒时，它会由“阻塞状态”变成“就绪状态”，从而等待cpu的调度执行。

和wait的区别

wait()的作用是让当前线程由“运行状态”进入“等待(阻塞)状态”的同时，也会释放同步锁。而sleep()的作用是也是让当前线程由“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。
但是，wait()会释放对象的同步锁，而sleep()则不会释放锁。

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479256.html

用synize方法内包含sleep进行测试：

实例：主线程main中启动了两个线程t1和t2。t1和t2在run()会引用同一个对象的同步锁，即synchronized(obj)。在t1运行过程中，虽然它会调用Thread.sleep(100)；但是，t2是不会获取cpu执行权的。因为，t1并没有释放“obj所持有的同步锁”！

join()介绍

join() 定义在Thread.java中。
join() 的作用：让“主线程”等待“子线程”结束之后才能继续运行。这句话可能有点晦涩，我们还是通过例子去理解：

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3479275.html

说明：
上面的有两个类Father(主线程类)和Son(子线程类)。因为Son是在Father中创建并启动的，所以，Father是主线程类，Son是子线程类。while(isalivle()) 这个方法进行判断的
在Father主线程中，通过new Son()新建“子线程s”。接着通过s.start()启动“子线程s”，并且调用s.join()。在调用s.join()之后，Father主线程会一直等待，直到“子线程s”运行完毕；在“子线程s”运行完毕之后，Father主线程才能接着运行。 这也就是我们所说的“join()的作用，是让主线程会等待子线程结束之后才能继续运行”！

线程优先级的介绍

java 中的线程优先级的范围是1～10，默认的优先级是5。“高优先级线程”会优先于“低优先级线程”执行。

保护线程：主线程死掉，自己也死掉

启动 主线程 t1 t2（守护线程，一旦t1 和主线程执行完成自己就挂掉）

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////线程池///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

volaitle 说明：

     

1，解决共享变量对其他线程的可见性。直接写到主线程  中间那个是虚拟的（缓存或者寄存器的统称）  直接写到第二个线程的缓存里面去了，对其缓存做了修改

2，解决指令重排序问题。  （在执行 vilatile  之前的语句和之后的运行结果不变）

3，不满足原子性，

volatile 在双重锁单例模式下使用，或者是多线程标志位处理。

阻塞队列：

ArrayBlockingQueue是数组实现的线程安全的有界的阻塞队列。

阻塞队列中实现生产者和消费模式是通过 两个条件一个锁组成，完成生产者和消费者模式的。

线程安全是指，ArrayBlockingQueue内部通过“互斥锁”保护竞争资源，实现了多线程对竞争资源的互斥访问。而有界，则是指ArrayBlockingQueue对应的数组是有界限的。 阻塞队列，是指多线程访问竞争资源时，当竞争资源已被某线程获取时，其它要获取该资源的线程需要阻塞等待；而且，ArrayBlockingQueue是按 FIFO（先进先出）原则对元素进行排序，元素都是从尾部插入到队列，从头部开始返回。

ArrayBlockingQueue与Condition是组合关系，ArrayBlockingQueue中包含两个Condition对象(notEmpty和notFull)。而且，Condition又依赖于ArrayBlockingQueue而存在，通过Condition可以实现对ArrayBlockingQueue的更精确的访问 -- (01)若某线程(线程A)要取数据时，数组正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待；当其它某个线程(线程B)向数组中插入了数据之后，会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。(02)若某线程(线程H)要插入数据时，数组已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待；当其它某个线程(线程I)取出数据之后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时，线程H就会被唤醒从而得以继续运行。

源码解析:

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3498652.html

LinkedBlockingQueue  同样类似不多说  LinkedBlockDeque 只是说两边都可以插入而已

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3503458.html

优先级阻塞队列  PriorityBlockQueue ，按照优先级排序进行处理的

DelayQueue 按照时间进行的队列，元素到期后才可以进行执行

SynchronousQueue 这个没有元素，相当于插入操作必须等待一出线程的进行，两个线程一个写入一个读取

这个在cacheThreadPoolExcutors 里面用到了。

线程池：

四种线程池：

1. workers
    workers是HashSet<Work>类型，即它是一个Worker集合。而一个Worker对应一个线程，也就是说线程池通过workers包含了"一个线程集合"。当Worker对应的线程池启动时，它会执行线程池中的任务；当执行完一个任务后，它会从线程池的阻塞队列中取出一个阻塞的任务来继续运行。
    wokers的作用是，线程池通过它实现了"允许多个线程同时运行"。

2. workQueue
    workQueue是BlockingQueue类型，即它是一个阻塞队列。当线程池中的线程数超过它的容量的时候，线程会进入阻塞队列进行阻塞等待。
    通过workQueue，线程池实现了阻塞功能。

3. mainLock
    mainLock是互斥锁，通过mainLock实现了对线程池的互斥访问。

4. corePoolSize和maximumPoolSize
    corePoolSize是"核心池大小"，maximumPoolSize是"最大池大小"。它们的作用是调整"线程池中实际运行的线程的数量"。
    例如，当新任务提交给线程池时(通过execute方法)。
          -- 如果此时，线程池中运行的线程数量< corePoolSize，则创建新线程来处理请求。
          -- 如果此时，线程池中运行的线程数量> corePoolSize，但是却< maximumPoolSize；则仅当阻塞队列满时才创建新线程。
          如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值（如 Integer.MAX_VALUE），则允许池适应任意数量的并发任务。在大多数情况下，核心池大小和最大池大小的值是在创建线程池设置的；但是，也可以使用 setCorePoolSize(int) 和 setMaximumPoolSize(int) 进行动态更改。

5. poolSize
    poolSize是当前线程池的实际大小，即线程池中任务的数量。

6. allowCoreThreadTimeOut和keepAliveTime
    allowCoreThreadTimeOut表示是否允许"线程在空闲状态时，仍然能够存活"；而keepAliveTime是当线程池处于空闲状态的时候，超过keepAliveTime时间之后，空闲的线程会被终止。

7. threadFactory
    threadFactory是ThreadFactory对象。它是一个线程工厂类，"线程池通过ThreadFactory创建线程"。

8. handler
    handler是RejectedExecutionHandler类型。它是"线程池拒绝策略"的句柄，也就是说"当某任务添加到线程池中，而线程池拒绝该任务时，线程池会通过handler进行相应的处理"。

线程池原理：

四种线程池：

1. newFixedThreadPool()  核心线程等于最大线程数，然后没有空闲线程，保留时间为0秒,队列最大值为 int 最大值

newFixedThreadPool()在Executors.java中定义，源码如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

2.CachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

队列，等待插入，以及等待一处，数量为0 ，没有核心线程数，一旦来了就创建一个，之后再空余时间自己充当消费线程，然后就进行队列等待处理， 线程数最大为  int 的最大值。

3，SingleThreadExecutor串形线程池

按照队列对打值为 int 最大值，因为队列在没有写死多少的时候默认构造函数就是int 最大值

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

4，定时线程池，

线程池生命周期：

1. RUNNING   一旦创建就进入这种状态  滴啊用

(01) 状态说明：线程池处在RUNNING状态时，能够接收新任务，以及对已添加的任务进行处理。

2. SHUTDOWN   不接受  shutdown()  继续进行未完成的任务，处理列表中的任务

(01) 状态说明：线程池处在SHUTDOWN状态时，不接收新任务，但能处理已添加的任务。

3. STOP  shutdownNow()接口  不处理新任务，正在执行的还是执行，不处理列表中的任务

(01) 状态说明：线程池处在STOP状态时，不接收新任务，不处理已添加的任务，并且会中断正在处理的任务。
(02) 状态切换：调用线程池的shutdownNow()接口时，线程池由(RUNNING or SHUTDOWN ) -> STOP。

4. TIDYING
(01) 状态说明：当所有的任务已终止，ctl记录的"任务数量"为0，线程池会变为TIDYING状态。当线程池变为TIDYING状态时，会执行钩子函数terminated()。terminated()在ThreadPoolExecutor类中是空的，若用户想在线程池变为TIDYING时，进行相应的处理；可以通过重载terminated()函数来实现。
(02) 状态切换：当线程池在SHUTDOWN状态下，阻塞队列为空并且线程池中执行的任务也为空时，就会由 SHUTDOWN -> TIDYING。
当线程池在STOP状态下，线程池中执行的任务为空时，就会由STOP -> TIDYING。

5. TERMINATED
(01) 状态说明：线程池彻底终止，就变成TERMINATED状态。
(02) 状态切换：线程池处在TIDYING状态时，执行完terminated()之后，就会由 TIDYING -> TERMINATED。