Android并发编程

Posted 2020-08-08

android的并发编程，即多线程开发，而Android的多线程开发模型也是源于Java中的多线程模型。
所以本篇也会先讲一些Java中的多线程理念，再讲解具体涉及的类，最后深入Android中的并发场景和实践。

并发

什么是并发

举个很简单的栗子，当你一边在撸撸撸，一边在看小视频，同时在做两件事，这就是并发。

咳，年轻人节制啊。

并发的好处

提高资源利用率

当一个任务并没有完全占用系统资源，就可以利用并发来提高资源利用率，同时也能更快地完成任务。

当你的右手在干些什么的时候，左手是不是在没事做呢？那就也用起来呗。
(某次聚会，一名骑马的汉子说自己左右互搏(lu)特厉害）。

在程序任务上更加精简

就拿上一个栗子来说，左手做什么，右手做什么，任务明确分配好，又能同时进行，既提高了效率，逻辑又清晰。

更好的响应程序

这个拿Android客户端举个栗子，上传图片时，当前界面还是正常运转没有卡死，图片也正常上传，既保证了界面被响应，又保证图片可以上传。

并发的风险

并发的代价

• 需要占用更多的资源。
• 设计好一个并发程序并不容易。
• 并发的资源交互问题复杂。

并发的隐患

• 滥用资源导致系统不稳定
• 结果与预期不符
• 出现BUG难以排查

线程篇

进程是什么

就拿Android中的App来说，一般来说一个app就是一个进程，（除了特殊的手段开启了多个进程，这里不深入这个话题，就是一个一对多的关系）。

线程是什么

进程只是一个程序、任务的统称，但是却不能执行任务，真正执行任务的是线程，所以线程是由进程创建的，一个进程可以创建多个线程。

线程可以调度资源等等，在这里只需要了解大致的概念就好，如果要深入可以学习一下操作系统。

进程与线程的关系

人脑就相当于是CPU，想做一件事的时候，这个任务就是一个进程了，需要运用手脚等器官去完成这个任务，而手脚器官就可以理解成一个个线程，去做了不同的事，从而完成任务。

单线程

还是用Android举栗子，当你在手机上操作的时候，这个被称之为UI线程（之后会详解）。而一个最基本的app，不需要复杂的功能时，就只有一个UI线程和我们交互，那么这个app就是个单线程的。一般的程序面向用户的线程就是UI线程，也称之为主线程，单线程程序，其实就是只有一个主线程的程序。

多线程

多个进程可以算是并发，但是我们所说的并发场景，大部分是在一个进程中的，而并发就是由线程完成的，多个线程同时执行任务，就称之为并发。

以下为多线程工作示意图：

多线程并发过程中会遇到的问题

1. 资源共享

A线程要写文件C，B线程也要写文件C，这个时候就好像你拿着两只笔同时往纸上写东西，写出来的是什么自己也不知道。

这个时候我们需要一个类似于锁的东西，当C被A在写的时候，B不能写，B要等A写完了才能继续写。

至于这个锁到底是什么会在后面继续讲到。

3. 死锁问题

死锁的四个条件是：

• 禁止抢占：no preemption

• 持有和等待：hold and wait

• 互斥：mutual exclusion

• 循环等待：circular waiting

预防死锁就是至少破坏这四个条件其中一项，即破坏“禁止抢占”、破坏“持有等待”、破坏“资源互斥”和破坏“循环等待”。

举个例子：

A在B那边割包皮，B把A割坏了，A占着B的床位，要B赔钱，B要A让出床位才给钱。双方僵持不下。

线程如何去用

在Java中，线程通常就是指Thread这个类，或者实现了Runnable的类，其实Thread这个类也是实现了Runnable接口的，可以看一下Runnable接口的代码：

里面就是一个run方法需要被实现。

再看一下Thread类的声明：

确实是一个实现了Runnable的类。

那么Thread类中拥有start()方法，和run()方法，下面用run()方法直接调用
得到信息：

发现其实和外面的线程是在同一个线程上。

而调用start()方法得到的信息是：

发现线程名不一样了，用start会开启一个新的线程，而run还是在当前线程执行。

另外在Java1.5之后，还有Callable、Future和FutureTask，在这里就不详细介绍，还有线程的wait、
yield、sleep等在下一章会一起详细介绍。

线程的优先级

在Java中，线程的优先级有1~10，而默认的是5。1最低，10最高。在Thread类中有三个常量：

• MIN_PRIORITY = 1

• NORM_PRIORITY = 5

• MAX_PRIORITY = 10

在同一个线程池中的线程优先级是相同的。

JVM会根据线程的优先级去抢先调度，然而线程的优先级只能保证抢占资源的概率较大，并不能保障线程的执行顺序，所以不能过于依赖设置线程的优先级。

线程池

频繁地创建和销毁线程会导致性能大幅度降低，这肯定不是你希望的。

线程池的出现，就是为了解决这个问题，根据java中提供不同的线程池机制，有效地提高资源利用率。

直接在代码中创建Thread、Runnable去start或者run容易出现不可预测的问题，在java1.5开始，引入了java.util.concurrent包，其中有个并发的框架：Executor，使用ExecutorService替代直接操作线程类，而Executors是用来创建线程池的，内部提供了很多静态方法去创建你想要的线程池，不需要你再手动去创建实现。
看一下关于Executor中的类和接口的大致的成员与关系：

关于这些类如何使用，以及有什么特性，下一章会作介绍。

队列

在java中提到队列肯定会想起Queue,而线程队列用的是BlockingQueue,这是个接口，在concurrent包中有好几个类实现了这个接口。

介绍一下BlockingQueue常用的方法

	会异常	返回是否成功	会阻塞	设定等待时间
入队列	add(e)	offer(e)	put(e)	offer(e, timeout, unit)
出队列	remove()	poll()	take()	poll(time, unit)
查看值	element()	peek()	none	none

线程安全

锁

在前面讲过死锁，死锁是由于使用不当引起的一种现象，而这里的锁是人工干预的，让并发按照你的意思走。

在java中的锁有synchonrized、Lock。锁的出现主要是为了解决线程安全问题。

关于线程的状态会在下一章讲锁的机制时候再讲，因为线程的状态会影响到锁。

线程安全的集合

因为多线程访问资源可能会造成数据不一致或者数据污染，而某些集合会用一些锁或者同步机制做了处理。

线程安全的集合有：HashTable、SynchronizedCollection、ConcurrentHashMap、Vector等。

线程安不安全的首要前提是在多线程访问同一个对象的情况下。