Android 多线程面试

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我是靠谱客的博主腼腆奇迹，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Android 多线程面试，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

Android程序中默认只有一个进程，一个进程里面可以包含多个线程。

多线程 - 介绍

定义：多个线程同时进行，即多个任务同时进行。

注意：

其实，计算机任何特定时刻只能执行一个任务；
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不断轮流执行，所以看起来好像在同时执行多个任务而已。

一、Android中线程分类及作用

1.1 按用途分类

主线程：

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：

定义：一个基本的CPU执行单元 & 程序执行流的最小单元。

作用：处理耗时操作，比如网络请求，复杂计算等，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。

子线程的状态如图所示：

----------------------------------------------------------Thread-------------------------------------------------------------

2.2 按形态分类：

一、Thread

1、说明： 基本的线程，可以做一些简单的操作，经常配合Handler使用。

2、Thread主要函数：

run()：线程运行时所执行的代码

start()：启动线程

sleep()：线程休眠，进入阻塞状态，sleep方法不会释放锁

yield()：线程交出CPU，但是不会阻塞而是重置为就绪状态，不会释放锁

interrupt()：中断线程，注意只能中断阻塞状态的线程

setDaemon()：设置和获取是否守护线程

3、Thread的几种状态

新建状态（new）：实例化之后进入该状态；

就绪状态（Runnable）：线程调用start()之后就绪状态等待cpu执行，注意这时只是表示可以运行并不代表已经运行；

运行状态（Running）：线程获得cpu的执行，开始执行run()方法的代码；

阻塞状态（Blocked）：线程由于各种原因进入阻塞状态：join()、sleep()、wait()、等待触发条件、等待由别的线程占用的锁；

死亡状态（Dead）：线程运行完毕或异常退出，可使用isAlive()获取状态。

4、Android中Thread的使用

1.1、继承Thread，重写run()方法。

1.2、实现Runnable，重写run()方法来执行任务

1.3、通过Handler启动线程

5、如何终止线程

1.1、使用boolean变量作为标记

1.2、使用interrupt()

线程正常运行状态： 中断线程而不是结束线程。

线程阻塞状态：抛出异常，利用这个异常来跳出循环。

1.3、使用stop()方法终止线程

这个相当于强制关机，万一数据丢失得不偿失。

6、线程安全与线程同步

1.1、什么是线程安全问题？
简单地说，线程安全问题是指多个线程访问同一代码或数据，造成结果和数据的错乱。

1.2、解决的方法：

（1）synchronized 关键字，保证同时刻只有一个线程进入该方法或者代码块。

（2）volatile特殊域变量修饰变量：告诉虚拟机该变量随时可能更新，因此使用时每次都会重新计算，而不是使用寄存器的值。

（3）ReentrantLock： 使用重入锁实现线程同步。

（4）ThreadLocal管理变量：每一个使用该变量的线程都会获得该变量的副本，副本之间相互独立。

---------------------------------------------------AsyncTask--------------------------------------------------------------

二、AsyncTask

1、说明：轻量级的异步操作类，方便更新UI。

2、原理：封装了Handler和两个线程池。

(1)线程池THREAD_POOL_EXECUTOR：正真执行线程的任务

(2)线程池SERIAL_EXECUTOR:任务调度（让多个线程任务按顺序排列）

(3)AsyncTask创建时会实例化一个WorkerRunnable对象mWorker和一个FutureTask对象mFuture。FutureTask是一个并发类，充当Runnable的作用。接着会串行排队并使用工作线程来处理实际任务。

(4)FutureTask对象创建时把WorkerRunnable对象作为参数传递，在FutureTask在执行任务run()时会调用 WorkerRunnable的call()方法，因此call()方法是在线程池中进行的。

(5)主线程的Handler:

调用了call()方法后，调用doInBackground并返回结果。
这个过程中任务被取消会catch跳出设置AsyncTask结束。
call()方法最后postResult(result)。
获取主线程的Handler，进行工作线程和主线程的通信

3、参数以及核心函数

AsyncTask还提供了4个核心方法：

protected void onPreExecute():在主线程执行，异步任务执行前调用做准备工作；
protected abstract Result doInBackground(Params... var1):在线程池中执行，用于执行异步任务。Params表示异步任务输入参数，可以在此方法中通过publishProgress方法来更新任务进度，publishProgress方法又调用onProgressUpdate方法实现主线程进度更新。这个方法返回Result给onPostExecute方法。
protected void onProgressUpdate(Progress... values):在主线程执行，后台任务执行进度发生变化会调用此方法。
protected void onPostExecute(Result result):在主线程执行，异步任务执行后调用，result参数是由doInBackground返回的。

4、AsyncTask使用注意

AsyncTask的对象、类必须在主线程创建，加载。
execute方法必须在UI线程调用。
一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则报运行时异常。

5、优点

简单快捷，使用方便。
UI更新及时，过程可控。

6、缺点

1、多个异步操作需要更新UI时，就变得麻烦起来。

---------------------------------------------------HandlerThread-----------------------------------------------------

三、HandlerThread

1、说明：一个使用了Looper、Handler的线程。

2、原理

(1)继承了Thread，实际上是一个使用Looper、Handler的线程。

(2)继承了Thread，在run()方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列，Looper.loop()来循环处理消息。

(3)使用时开启HandlerThread，创建Handler与HandlerThread的Looper绑定，Handler以消息的方式通知HandlerThread来执行一个具体的任务。

(4)HandlerThread内部维护了一个消息队列，避免多次创建和销毁子线程来进行操作。

3、用例：

//创建HandlerThread实例，参数字符串定义新线程的名称。
HandlerThread mHandlerThread = new HandlerThread("check-message-coming");

//启动HandlerThread线程。
mHandlerThread.start(); 

//Handler与HandlerThread绑定
Handler mCheckMsgHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper()){
     @Override
     public void handleMessage(Message msg){
         // 进行耗时操作
     }
};

注意：要记得在onPause()和onDestroy()中暂停更新和停止mHandlerThread以释放内存。

-----------------------------------------------------IntentService-----------------------------------------------------

四、IntentService

1、说明：IntentService封装了HandlerThread和一个Handle。

2、原理：

IntentService创建时启动一个HandlerThread，同时将Handler绑定HandlerThread。所以通过Handler发送的消息都在HandlerThread中执行。
然后IntentService进入生命周期onStartCommand再调用onStart将传进的Intent对象以消息的形式使用Handler发送。
Handler收到消息后会调用onHandleIntent这样一个抽象方法，这个方法需要我们自己实现去处理逻辑。最后处理完毕stopSelf(msg.arg1);等待所有任务完成结束IntentService；

-------------------------------------------------------线程池-------------------------------------------------------------

五、线程池

1、原理：

Android中的线程池概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程的实现为ThreadPoolExecutor。（ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，AbstractExecutorService是ExecutorService的实现类， ExecutorService继承了Executor接口）。

2、优点：

重用线程池中的线程，避免频繁创建和销毁线程所带来的内存开销。
有效控制线程的最大并发数，避免因线程之间抢占资源而导致的阻塞现象。
能够对线程进行简单的管理，提供定时执行以及指定时间间隔循环执行等功能。

3、线程池的分类

(1)、 FixedThreadPool （Fixed：固定的，不变的）

通过Executors的newFixedThreadPool创建，通过创建时的参数可以看出又以下几个特点：

线程数量固定且都是核心线程：核心线程数量和最大线程数量都是nThreads；
都是核心线程且不会被回收，快速相应外界请求；
没有超时机制，任务队列也没有大小限制；
新任务使用核心线程处理，如果没有空闲的核心线程，则排队等待执行。

(2)、CachedThreadPool （Cached：缓存）

通过Executors的newCachedThreadPool创建，特点：

线程数量不定，只有非核心线程，最大线程数任意大：传入核心线程数量的参数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE；
有新任务时使用空闲线程执行，没有空闲线程则创建新的线程来处理。
该线程池的每个空闲线程都有超时机制，时常为60s（参数：60L, TimeUnit.SECONDS），空闲超过60s则回收空闲线程。
适合执行大量的耗时较少的任务，当所有线程闲置超过60s都会被停止，所以这时几乎不占用系统资源。

(3)、ScheduledThreadPool（Scheduled：预定的、排定的）

通过Executors的newScheduledThreadPool创建，特点：

核心线程数量固定，非核心线程数量无限制；
非核心线程闲置超过10s会被回收；
主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务；
四个里面唯一一个有延时执行和周期重复执行的功能

(4)、SingleThreadExecutor （单线程线程池）
通过Executors的newSingleThreadExecutor创建，特点：

只有一个核心线程，所有任务在同一个线程按顺序执行。
所有的外界任务统一到一个线程中，所以不需要处理线程同步的问题。

4、ThreadPoolExecutor介绍

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             threadFactory, defaultHandler);
    }

参数的介绍：

corePoolSize：线程池的核心线程数，默认情况下核心线程会一直存活于线程池，即使处于闲置状态。
maximumPoolSize：线程池所能容纳的最大线程数，当线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。
keepAliveTime：非核心线程超时时长，超过这个时间没有任务执行，非核心线程就会被回收。
unit：用于指定keepAliveTime参数的时间单位。
workQueue：线程池中的任务队列。
threadFactory：线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。
handler：该handler的类型为RejectedExecutionHandler。当线程池无法执行新任务时，会调用handler的rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e)方法来抛出异常。

5、ThreadPoolExecutor执行任务大致遵循以下规则：

（1）如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，会直接启动一个核心线程来执行任务。
（2）如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行。
（3）如果第2步中无法插入新任务，说明任务队列已满，如果未达到规定的最大线程数量，则启动一个非核心线程来执行任务。
（4）如果第3步中线程数量超过规定的最大值，则拒绝任务并使用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e)方法来通知调用者。

原文链接：https://www.jianshu.com/p/56163a3beb4a

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