Android多线程编程——线程基础

Android沿用了Java的线程模型，一个Android应用在创建的时候会开启一个线程，我们叫它主线程或者UI线程。

如果我们想要访问网络或者数据库等耗时操作，都会开启子线程去处理，从 Android3.0 开始，系统要求网络访问必须在子线程中进行，否则会抛出异常；也就是为了避免主线程被耗时操作阻塞从而产生 ANR。

1. 进程与线程

什么是进程？

进程是操作系统结构的基础，是程序在一个数据集合上运行的过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。进程可以看做是程序的实体，同时，他也是线程的容器。

什么是线程？

线程是操作系统调度的最小单元，也叫轻量级进程。在一个进程中可以创建多个线程，这些线程都拥有各自的计数器，堆栈和局部变量等属性，并且能够访问共享的内存变量。

为什么要使用多线程？

在操作系统级别上来看主要有以下几个方面：

• 使用多线程可以减少程序的响应时间。
  
• 与进程相比，线程的创建和切换开销更小，同时多线程在数据共享方面效率非常高。
  
• 使用多线程能简化程序的结构，使程序便于理解和维护。

2.线程的状态

Java的线程运行的声明周期中可能会处于6中不同的状态。

• New 新创建状态。线程被创建，还没有调用Start方法，在线程运行之前还有一些基础工作要做。
• Runnable 可运行状态。一旦调用start方法，线程就处于 Runnable状态。一个可运行的线程可能正在运行也可能没有运行，这取决于操作系统给线程提供运行的时间。
  
• Blocked 阻塞状态。表示线程被锁阻塞，它暂时不活动。
• Waiting 等待状态，线程暂时不活动，并且不运行任何代码，这消耗最少的资源，直到线程调度器重新激活它。
• Timed waiting 超时等待状态。和等待状态不同的是，它是可以在指定的时间自行返回的。
• Terminated 终止状态。 表示当前线程已经执行完毕。导致线程终止有两种情况： 第一种就是run方法执行完毕正常退出；第二种就是因为没有一个捕获的异常而终止了 run方法，导致线程进入了终止状态。

线程创建后，调用Thread 的 Start方法，开始进入运行状态，当线程执行 wait 方法后，线程进入等待状态，进入等待状态的线程需要其他线程通知才能返回运行状态。超时等待相当于在等待状态加上了时间限制，如果超过时间限制，则线程返回运行状态。当线程调用到同步方法时，如果线程没有获得所则进入阻塞状态，当阻塞状态的线程获取到锁是则重新回到运行状态。当线程执行完毕或者遇到以外异常终止时，都会进入终止状态。

3.创建线程

  1.继承Thread类，重写run方法

Thrad本质上也是实现了 Runnable接口的一个实例。需要注意的是调用 start方法后并不是立即执行多线程的代码，而是使该线程变为可运行状态，什么时候运行多线程代码是否操作系统决定的。

public class MyClass extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Petterp");
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass=new MyClass();
        myClass.start();
    }
}

  2.实现Runnable接口，并实现该接口的run方法

public class MyClass extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Petterp");
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass=new MyClass();
        myClass.start();
    }
}

  3.实现Callable接口，重写call方法

Callable接口是属于Expecutor框架中的功能类，Callable接口与Runnable接口的功能类似，但提供了比Runnable更强大的功能。

• Callable 可以在任务接受后提供一个返回值，Runnable无法提供这个功能。
  
• Callable 中的call方法可以抛出异常，而Runnable的fun方法不能抛出异常。
  
• 运行Callable 可以拿到一个 Future的对象，Future对象表示异步计算得到的结果，他提供了检查计算是否完成的方法。由于线程属于异步计算模型，因此无法从别的线程中得到函数的返回值，在这种情况下就可以使用 Future 来监视目标线程调用 call 方法的情况。但调用 Future的 get() 方法以获取结果是，当前线程就会阻塞，直到 call 方法返回结果。

class TestCallable implements Callable{
        public Object call() throws Exception {
            Thread.sleep(1000);
            return "Petterp";
        }
    }
public class MyClass {
    public static void main(String[] args) {
        TestCallable testCallable=new TestCallable();
        ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool();
        Future future=service.submit(testCallable);
        try {
            //等待线程结束，并返回结果
            System.out.println(future.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4.中断

当线程的run方法执行完毕，或者在方法中出现没有捕获的异常时，线程将终止。在Java早期版本中有一个Stop方法，其他线程可以调用它终止线程，但是这个方法现在已经被弃用了。interrupt 方法可以用来请求中断线程。当一个线程调用 interrupt 方法时，线程的中断标识位将被置位(中断标识位为 true),线程会不时的检测这个中断标识位，以判断线程是否应该被中断。要想知道线程是否被置位，可以调用Thread.currentThread().inInterrupted()

while(!Thread.currentThread().isIntterrupted()){
}

还可以调用Thread.interrupted() 来对中断标识位进行复位。但是如果一个线程被阻塞，就无法检测中断状态。如果一个线程处于阻塞状态，线程在检查中断标识符是如果发现中断标识位为 true，则会在阻塞方法调用处抛出 InterruptedException 异常，并且在抛出异常前将线程的中断标识位复位，即重新设置为false，需要注意的是被中断的线程不一定会终止，中断线程是为了引起线程的注意，被中断的线程可以决定如何去响应中断，如果是比较重要的线程则不会理会中断，而大部分情况则是线程会将中断作为一个终止的请求。另外，不要在底层代码里捕获 InterruptedExcepetion 异常后不做处理：如下所示

class TestCallable extends Thread{
    @Override
    public  void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    }

可以使用以下两种方式处理异常：

1. 在catch 语句中，调用Thread.currentThread.interrupt() 来设置中断状态（因为抛出异常后中断标识符为复位），让外界通过判断 Thread.currentThread().isInterrupted()来决定是否终止线程还是继续下去。

class TestCallable extends Thread{
    @Override
    public  void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    interrupted();
                }
            }
    }

2. 更好的做法就是，不适用try来捕获这样的异常，让方法直接抛出，这样调用者可以捕获这个异常，如下

class TestCallable extends Thread {
    @Override
    public void run() {
    }
    void myTask() throws InterruptedException {
        sleep(5000);
    }
}

5.安全的终止线程

class TestCallable extends Thread {
    int i=0;
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(i++);
    }
}
public class MyClass {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final TestCallable tes=new TestCallable();
        tes.start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);
        tes.interrupt();
    }
}

还可以改写成如下写法