Android 开发中，线程的使用

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不管进行什么语言的开发，都会使用到线程，这是编程不可或缺，也是必不可少的，在Android中开发，也是一样。

线程

线程是程序员进阶的一道重要门槛。对于移动开发者来说，“将耗时的任务放到子线程去执行，以保证UI线程的流畅性”是线程编程的第一金科玉律，但这条铁则往往也是UI线程不怎么流畅的主因。我们在督促自己更多的使用线程的同时，还需要时刻提醒自己怎么避免线程失控。除了了解各类开线程的API之外，更需要理解线程本身到底是个什么样的存在，并行是否真的高效？系统是怎么样去调度线程的？开线程的方式那么多，什么样的姿势才正确？ 通常我们开发都是这样使用线程的：

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run(){
        super.run();
        System.out.println("执行子线程...");
    }
}


public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        System.out.println("主线程...");
    }
}

或者更简单的：

 new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
 
            }
        }).start();

这是我们通常简单的使用线程来做一些操作，这种方式仅仅是起动了一个新的线程，没有任务的概念，不能做状态的管理。start之后，run当中的代码就一定会执行到底，无法中途取消。
Runnable作为匿名内部类还持有了外部类的引用，在线程退出之前，该引用会一直存在，阻碍外部类对象被GC回收，在一段时间内造成内存泄漏。

线程池

1、线程池的好处？四种线程池的使用场景，线程池的几个参数的理解？
使用线程池的好处是减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销，解决资源不足的问题。如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或则“过度切换”的问题，归纳总结就是：

• 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
• 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
• 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

Android中的线程池都是直接或间接通过配置ThreadPoolExecutor来实现不同特性的线程池.Android中最常见的类具有不同特性的线程池分别为：

• newCachedThreadPool ： 只有非核心线程，最大线程数非常大，所有线程都活动时会为新任务创建新线程,否则会利用空闲线程 ( 60s空闲时间,过了就会被回收,所以线程池中有0个线程的可能 )来处理任务.

  优点：任何任务都会被立即执行(任务队列SynchronousQuue相当于一个空集合);比较适合执行大量的耗时较少的任务.

• newFixedThreadPool： 只有核心线程，并且数量固定的，所有线程都活动时，因为队列没有限制大小，新任务会等待执行，当线程池空闲时不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源。

 优点：更快的响应外界请求\

• newScheduledThreadPool： 核心线程数固定,非核心线程（闲着没活干会被立即回收数）没有限制.\

 优点：执行定时任务以及有固定周期的重复任务

• newSingleThreadExecutor： 只有一个核心线程,确保所有的任务都在同一线程中按序完成  优点：不需要处理线程同步的问题
  通过源码可以了解到上面的四种线程池实际上还是利用 ThreadPoolExecutor 类实现的

2、Android中还了解哪些方便线程切换的类？
参考回答：

• AsyncTask：底层封装了线程池和Handler，便于执行后台任务以及在子线程中进行UI操作。
• HandlerThread：一种具有消息循环的线程，其内部可使用Handler。
• IntentService：是一种异步、会自动停止的服务，内部采用HandlerThread。

3、讲讲AsyncTask的原理：

public class MyAsyncTask extends AsyncTask {

    @Override
    protected Object doInBackground(Object[] params) {
        return null;
    }

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(Object o) {
        super.onPostExecute(o);
    }
}

AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handler（InternalHandler），其中线程池SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正地执行任务，InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程。
sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求sHandler这个对象必须在主线程创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这就变相要求AsyncTask的类必须在主线程中加载，否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。

4、IntentService有什么用 ？

    @Override
    public void onCreate() {
        // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
        // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
        // method that would launch the service & hand off a wakelock.
 
        super.onCreate();
        HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
        thread.start();
 
        mServiceLooper = thread.getLooper();
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }

IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行完成后会自动停止，同时由于IntentService是服务的原因，不同于普通Service，IntentService可自动创建子线程来执行任务，这导致它的优先级比单纯的线程要高，不容易被系统杀死，所以IntentService比较适合执行一些高优先级的后台任务,只不过在所有的Message处理完毕之后，工作线程会自动结束。所以可以把IntentService看做是Service和HandlerThread的结合体，适合需要在工作线程处理UI无关任务的场景。

5、直接在Activity中创建一个thread跟在service中创建一个thread之间的区别？
在Activity中被创建：该Thread的就是为这个Activity服务的，完成这个特定的Activity交代的任务，主动通知该Activity一些消息和事件，Activity销毁后，该Thread也没有存活的意义了。
在Service中被创建：这是保证最长生命周期的Thread的唯一方式，只要整个Service不退出，Thread就可以一直在后台执行，一般在Service的onCreate()中创建，在onDestroy()中销毁。所以，在Service中创建的Thread，适合长期执行一些独立于APP的后台任务，比较常见的就是：在Service中保持与服务器端的长连接。

6、ThreadPoolExecutor的工作策略 ？ ThreadPoolExecutor执行任务时会遵循如下规则：

public static Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
       = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
       TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

• 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么会直接启动一个核心线程来执行任务。
• 如果线程池中的线程数量已经达到或则超过核心线程的数量，那么任务会被插入任务队列中排队等待执行。
• 如果在第2点无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务队列已满，这个时候如果在线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务。
• 如果第3点中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

7、Handler、Thread和HandlerThread的差别？
参考回答：Handler：在android中负责发送和处理消息，通过它可以实现其他支线线程与主线程之间的消息通讯。
Thread：Java进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。某一进程中一路单独运行的程序。
HandlerThread：一个继承自Thread的类HandlerThread，Android中没有对Java中的Thread进行任何封装，而是提供了一个继承自Thread的类HandlerThread类，这个类对Java的Thread做了很多便利的封装。HandlerThread继承于Thread，所以它本质就是个Thread。与普通Thread的差别就在于，它在内部直接实现了Looper的实现，这是Handler消息机制必不可少的。有了自己的looper，可以让我们在自己的线程中分发和处理消息。如果不用HandlerThread的话，需要手动去调用Looper.prepare()和Looper.loop()这些方法。

8、ThreadLocal的原理：
ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类。使用场景如下所示：

• 实现单个线程单例以及单个线程上下文信息存储，比如交易id等。
• 实现线程安全，非线程安全的对象使用ThreadLocal之后就会变得线程安全，因为每个线程都会有一个对应的实例。承载一些线程相关的数据，避免在方法中来回传递参数。 当需要使用多线程时，有个变量恰巧不需要共享，此时就不必使用synchronized这么麻烦的关键字来锁住，每个线程都相当于在堆内存中开辟一个空间，线程中带有对共享变量的缓冲区，通过缓冲区将堆内存中的共享变量进行读取和操作，ThreadLocal相当于线程内的内存，一个局部变量。每次可以对线程自身的数据读取和操作，并不需要通过缓冲区与 主内存中的变量进行交互。并不会像synchronized那样修改主内存的数据，再将主内存的数据复制到线程内的工作内存。ThreadLocal可以让线程独占资源，存储于线程内部，避免线程堵塞造成CPU吞吐下降。
  在每个Thread中包含一个ThreadLocalMap，ThreadLocalMap的key是ThreadLocal的对象，value是独享数据。

9、多线程是否一定会高效（优缺点）
多线程的优点：

• 方便高效的内存共享 - 多进程下内存共享比较不便，且会抵消掉多进程编程的好处
• 较轻的上下文切换开销 - 不用切换地址空间，不用更改CR3寄存器，不用清空TLB
• 线程上的任务执行完后自动销毁

多线程的缺点：

• 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下,每一个线程都占512KB)
• 如果开启大量的线程,会占用大量的内存空间,降低程序的性能
• 线程越多,cpu在调用线程上的开销就越大
• 程序设计更加复杂,比如线程间的通信、多线程的数据共享

综上得出，多线程不一定能提高效率，在内存空间紧张的情况下反而是一种负担，因此在日常开发中，应尽量：

• 不要频繁创建，销毁线程，使用线程池
• 减少线程间同步和通信（最为关键）
• 避免需要频繁共享写的数据
• 合理安排共享数据结构，避免伪共享（false sharing）
• 使用非阻塞数据结构/算法
• 避免可能产生可伸缩性问题的系统调用（比如mmap）
• 避免产生大量缺页异常，尽量使用Huge Page
• 可以的话使用用户态轻量级线程代替内核线程 10、多线程中,让你做一个单例,你会怎么做？
  多线程中建立单例模式考虑的因素有很多，比如线程安全 -延迟加载-代码安全:如防止序列化攻击，防止反射攻击(防止反射进行私有方法调用) -性能因素
  实现方法有多种，饿汉，懒汉(线程安全，线程非安全)，双重检查(DCL),内部类，以及枚举

11、除了notify还有什么方式可以唤醒线程？
参考回答：当一个拥有Object锁的线程调用 wait()方法时，就会使当前线程加入object.wait 等待队列中，并且释放当前占用的Object锁，这样其他线程就有机会获取这个Object锁，获得Object锁的线程调用notify()方法，就能在Object.wait 等待队列中随机唤醒一个线程（该唤醒是随机的与加入的顺序无关，优先级高的被唤醒概率会高）
如果调用notifyAll（）方法就唤醒全部的线程。注意:调用notify()方法后并不会立即释放object锁，会等待该线程执行完毕后释放Object锁。
12、什么是ANR ? 什么情况会出现ANR ？如何避免 ？在不看代码的情况下如何快速定位出现ANR问题所在 ？

• ANR（Application Not Responding，应用无响应）：当操作在一段时间内系统无法处理时，会在系统层面会弹出ANR对话框
• 产生ANR可能是因为5s内无响应用户输入事件、10s内未结束BroadcastReceiver、20s内未结束Service
• 想要避免ANR就不要在主线程做耗时操作，而是通过开子线程，方法比如继承Thread或实现Runnable接口、使用AsyncTask、IntentService、HandlerThread等

结束语

Android开线程的方式虽然五花八门，但归根到底最后还是映射到linux下的pthread，业务的设计还是脱不了和线程相关的基础概念范畴：线程的执行顺序，调度策略，生命周期，串行还是并行，同步还是异步等等。摸清楚各类API下线程的行为特点，在设计具体业务的线程模型的时候自然轻车熟路了，线程模型的设计要有整个app视角的广度，切忌各业务模块各玩各的。