前言

多线程的应用在开发中非常常见，今天，笔者整理了一份较全面的多线程基础知识汇总。

1. 进程

  • 定义
    是进程实体的运行过程 & 系统进行资源分配和调度的一个独立单位
  • 作用
    使多个程序可 并发执行，以提高系统的资源利用率和吞吐量
  • 进程状态说明（前三个为基础状态）
    【Java -- 基础】多线程基础知识汇总_线程
  • 状态转换
    【Java -- 基础】多线程基础知识汇总_多线程_02

2. 线程

  • 定义
    一个基本的CPU执行单元 & 程序执行流的最小单元。
  • 特点
  • 比进程更小的可独立运行的基本单位，可理解为：轻量级进程；
  • 组成：线程ID + 程序计数器 + 寄存器集合 + 堆栈；
  • 线程自己不拥有系统资源，与其他线程共享进程所拥有的全部资源。
  • 作用
    减少程序在并发执行时所付出的时空开销，提高操作系统的并发性能。
  • 状态说明
    拥有类似于进程的就绪、阻塞、运行3种基本状态，具体如下图：
    【Java -- 基础】多线程基础知识汇总_主线程_03

3. 线程分类

线程主要分为：守护线程、非守护线程（用户线程）

3.1 守护线程
守护用户线程的线程，即在程序运行时为其他线程提供一种通用服务，如垃圾回收线程。设置该线程为守护线程的方式如下：

thread.setDaemon(true)；

3.2 非守护线程（用户线程）
主要包括：主线程 & 子线程。

  • 主线程（UI线程）
    定义：Android 系统在程序启动时会自动启动一条主线程
    作用：处理四大组件与用户进行交互的事情（如UI、界面交互相关）
    注：因为用户随时会与界面发生交互，因此主线程任何时候都必须保持很高的响应速度，所以主线程不允许进行耗时操作，否则会出现 ANR
  • 子线程（工作线程）
    手动创建的线程，主要用于耗时的操作（网络请求、I/O操作等）

3.3 守护线程 与 非守护线程的区别
区别：虚拟机是否已退出：

  • 当所有用户线程结束时，因为没有守护的必要，所以守护线程也会终止，虚拟机也同样退出；
  • 反过来，只要任何用户线程还在运行，守护线程就不会终止，虚拟机就不会退出

4. 线程优先级

4.1 表示
线程优先级分为 10 个级别，分别用 Thread 类常量表示。

public static final int MIN_PRIORITY = 1; // 优先级1
public static final int NORM_PRIORITY = 5; // 优先级5
public static final int MAX_PRIORITY = 10; // 优先级10

4.2 设置

  • 通过方法​​setPriority(int grade)​​ 进行优先级设置
  • 默认线程优先级是 5，即​​Thread.NORM_PRIORITY​​

5. 多线程

5.1 定义
多个线程同时进行，即多个任务同时进行

  1. 其实，计算机任何特定时刻只能执行一个任务；
  2. 多线程只是一种错觉：只是因为JVM快速调度资源来轮换线程，使得线程不断轮流执行，所以看起来好像在同时执行多个任务而已


5.2 作用
Android 官方声明：在多线程编程时有两大原则：

  • 不要阻塞 UI 线程（即主线程）：单线程会导致主线程阻塞，然后出现​​ANR​​​ 错误：主线程被阻塞超过​​5s​​ 则会出现错误
  • 不要在 UI 线程之外更新 UI 组件

所以，我们需要多线程（1个主线程+x个工作线程）来解决上述两个问题：

  • 将耗时任务放在工作线程中进行

对应原则：不要阻塞 UI 线程（即主线程），即当我们有耗时的任务，如果在 UI 线程中执行，那就会阻塞UI线程了，必须要抛到工作线程中去执行；

  • 将更新UI组件放在主线程中进行

对应原则：不要在 UI 线程之外访问 UI 组件，即更新 UI 组件时，一定得在 UI 线程里执行，故需要在工作线程中执行的任务结果返回到 UI 线程中去更新组件

5.3 应用场景

  • 将耗时任务从主线程抛到工作线程中进行
  • 将更新UI组件任务从工作线程抛到主线程中进行

5.4 实现方式
Android多线程实现方式包括：
【Java -- 基础】多线程基础知识汇总_主线程_04

6. 线程调度

6.1 调度方式

  • 当系统存在大量线程时，系统会通过时间片轮转的方式调度线程，因此线程不可能做到绝对的并发
  • 处于就绪状态（Runnable）的线程都会进入到线程队列中等待CPU资源

同一时刻在线程队列中可能有很多个

  • 在采用时间片的系统中，每个线程都有机会获得CPU的资源以便进行自身的线程操作；当线程使用CPU资源的时间到后，即时线程没有完成自己的全部操作，JVM也会中断当前线程的执行，把CPU资源的使用权切换给下一个队列中等待的线程。

被中断的线程将等待CPU资源的下一次轮回，然后从中断处继续执行

6.2 调度优先级
​​​Java 虚拟机​​（JVM）中的线程调度器负责管理线程，并根据以下规则进行调度：

  • 根据线程优先级（高-低），将​​CPU​​ 资源分配给各线程
  • 具备相同优先级的线程以轮流的方式获取​​CPU​​ 资源

特别注意：优先级高的，只是获得资源的机会高一些，并非完全独占 ​​CPU​​ 运行；优先级低的也并非要等高优先级的线程运行完才能轮到，是相对来说获得资源的机率低一些，仅此而已。

7. 线程同步

  • 定义：当线程A使用同步方法A时，其他线程必须等到线程A使用完同步方法A后才能使用
  • 同步方法用关键字 Synchronized 进行修饰
public synchronized void Sb_Android(){
        }

8. 线程联合

  • 定义：线程 A 在占有​​CPU​​​ 资源期间，通过调用​​join()​​​ 方法中断自身线程执行，然后运行联合它的线程 B，直到线程 B 执行完毕后线程 A 再重新排队等待​​CPU​​ 资源，这个过程称为线程 A 联合线程 B
  • 线程 A 联合线程 B，即在线程 A 的执行操作里定义：
B.join();

9. 线程与进程的区别

【Java -- 基础】多线程基础知识汇总_线程_05