前言

? ? ? ?在Java中，線程是一個(gè)很關(guān)鍵的名詞，也是很高頻使用的一種資源。那么它的概念是什么呢，是如何定義的，用法又有哪些呢？為何說Android里只有一個(gè)主線程呢，什么是工作線程呢。線程又存在并發(fā)，并發(fā)機(jī)制的原理是什么。這些內(nèi)容有些了解，有些又不是很清楚，所以有必要通過一篇文章的梳理，弄清其中的來龍去脈，為了之后的開發(fā)過程中提供更好的支持。

目錄

一、線程定義

二、Java線程生命周期

三、線程用法

四、Android中的線程

五、工作線程

六、使用AsyncTask

七、什么是并發(fā)

八、并發(fā)機(jī)制原理

九、并發(fā)具體怎么用

一、線程定義

? ? ? ?說到線程，就離不開談到進(jìn)程了，比如在Android中，一個(gè)應(yīng)用程序基本有一個(gè)進(jìn)程，但是一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程組成。在應(yīng)用程序中，線程和進(jìn)程是兩個(gè)基本執(zhí)行單元，都是可以處理比較復(fù)雜的操作，比如網(wǎng)絡(luò)請求、I/O讀寫等等，在Java中我們大部分操作的是線程(Thread)，當(dāng)然進(jìn)程也是很重要的。

? ? ? ?進(jìn)程通常有獨(dú)立執(zhí)行環(huán)境，有完整的可設(shè)置為私有基本運(yùn)行資源，比如，每個(gè)進(jìn)程會(huì)有自己的內(nèi)存空間。而線程呢，去官網(wǎng)的查了下，原話如下：

Threads are sometimes called "lightweight processes". Both processes and threads provide an execution environment, but creating a new thread requires fewer resources than creating a new process. ? ? ? ?意思就是：線程相比進(jìn)程所創(chuàng)建的資源要少很多，都是在執(zhí)行環(huán)境下的執(zhí)行單元。同時(shí)，每個(gè)線程有個(gè)優(yōu)先級(jí)，高的優(yōu)先級(jí)比低的優(yōu)先級(jí)優(yōu)先執(zhí)行。線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。

二、Java線程生命周期

新建狀態(tài)（New）：當(dāng)線程對(duì)象創(chuàng)建后，即進(jìn)入了新建狀態(tài)。僅僅由java虛擬機(jī)分配內(nèi)存，并初始化。如：Thread t = new MyThread();

就緒狀態(tài)（Runnable）：當(dāng)調(diào)用線程對(duì)象的start()方法（t.start();），線程即進(jìn)入就緒狀態(tài)。處于就緒狀態(tài)的線程，java虛擬機(jī)創(chuàng)建方法調(diào)用棧和程序計(jì)數(shù)器，只是說明此線程已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，隨時(shí)等待CPU調(diào)度執(zhí)行，此線程并 沒有執(zhí)行。

運(yùn)行狀態(tài)（Running）：當(dāng)CPU開始調(diào)度處于就緒狀態(tài)的線程時(shí)，執(zhí)行run()方法，此時(shí)線程才得以真正執(zhí)行，即進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)。注：緒狀態(tài)是進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)的唯一入口，也就是說，線程要想進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行，首先必須處于就緒狀態(tài)中；

阻塞狀態(tài)（Blocked）：處于運(yùn)行狀態(tài)中的線程由于某種原因，暫時(shí)放棄對(duì)CPU的使用權(quán)，停止執(zhí)行，此時(shí)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其進(jìn)入到就緒狀態(tài)，才 有機(jī)會(huì)再次被CPU調(diào)用以進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)阻塞產(chǎn)生的原因不同，阻塞狀態(tài)又可以分為三種：等待阻塞 – 運(yùn)行狀態(tài)中的線程執(zhí)行wait()方法，使本線程進(jìn)入到等待阻塞狀態(tài)，JVM會(huì)把該線程放入等待池中；同步阻塞 – 線程在獲取synchronized同步鎖失敗(因?yàn)殒i被其它線程所占用)，它會(huì)進(jìn)入同步阻塞狀態(tài)；其他阻塞 – 通過調(diào)用線程的sleep()或join()或發(fā)出了I/O請求時(shí)，線程會(huì)進(jìn)入到阻塞狀態(tài)。當(dāng)sleep()狀態(tài)超時(shí)、join()等待線程終止或者超時(shí)、或者I/O處理完畢時(shí)，線程重新轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。

死亡狀態(tài)（Dead）：線程run()方法執(zhí)行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結(jié)束生命周期。?當(dāng)主線程結(jié)束時(shí)，其他線程不受任何影響。

三、線程用法

那該如何創(chuàng)建線程呢，有兩種方式。

• 使用Runnable
• 繼承Thread類，定義子類

使用Runnable：

?? ? ??Runnable接口有個(gè)run方法，我們可以定義一個(gè)類實(shí)現(xiàn)Runnable接口，Thread類有個(gè)構(gòu)造函數(shù)，參數(shù)是Runnable，我們定義好的類可以當(dāng)參數(shù)傳遞進(jìn)去。

public class HelloRunnable implements Runnable {public void run() {System.out.println("Hello from a thread!");}public static void main(String args[]) {(new Thread(new HelloRunnable())).start();}}

繼承Thread類：

?? ? ??Thread類它自身就包含了Runnable接口，我們可以定義一個(gè)子類來繼承Thread類，進(jìn)而在Run方法中執(zhí)行相關(guān)代碼。

public class HelloThread extends Thread {public void run() {System.out.println("Hello from a thread!");}public static void main(String args[]) {(new HelloThread()).start();}} ? ? ? ?從兩個(gè)使用方式上看，定義好 Thread 后，都需要執(zhí)行 start() 方法，線程才算開始執(zhí)行。

四、Android中的線程

? ? ? ?當(dāng)某個(gè)應(yīng)用組件啟動(dòng)且該應(yīng)用沒有運(yùn)行其他任何組件時(shí)，Android 系統(tǒng)會(huì)使用單個(gè)執(zhí)行線程為應(yīng)用啟動(dòng)新的 Linux 進(jìn)程。默認(rèn)情況下，同一應(yīng)用的所有組件在相同的進(jìn)程和線程（稱為“主”線程）中運(yùn)行。

? ? ? ?應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為應(yīng)用創(chuàng)建一個(gè)名為“主線程”的執(zhí)行線程。 此線程非常重要，因?yàn)樗?fù)責(zé)將事件分派給相應(yīng)的用戶界面小工具，其中包括繪圖事件。 此外，它也是應(yīng)用與 Android UI 工具包組件（來自?android.widget?和?android.view?軟件包的組件）進(jìn)行交互的線程。因此，主線程有時(shí)也稱為 UI 線程。

? ? ? ?系統(tǒng)絕對(duì)不會(huì)為每個(gè)組件實(shí)例創(chuàng)建單獨(dú)的線程。運(yùn)行于同一進(jìn)程的所有組件均在 UI 線程中實(shí)例化，并且對(duì)每個(gè)組件的系統(tǒng)調(diào)用均由該線程進(jìn)行分派。因此，響應(yīng)系統(tǒng)回調(diào)的方法，例如，報(bào)告用戶操作的?onKeyDown()?或生命周期回調(diào)方法）始終在進(jìn)程的 UI 線程中運(yùn)行。例如，當(dāng)用戶觸摸屏幕上的按鈕時(shí)，應(yīng)用的 UI 線程會(huì)將觸摸事件分派給小工具，而小工具反過來又設(shè)置其按下狀態(tài)，并將無效請求發(fā)布到事件隊(duì)列中。UI 線程從隊(duì)列中取消該請求并通知小工具應(yīng)該重繪自身。

? ? ? ?在應(yīng)用執(zhí)行繁重的任務(wù)以響應(yīng)用戶交互時(shí)，除非正確實(shí)施應(yīng)用，否則這種單線程模式可能會(huì)導(dǎo)致性能低下。 特別地，如果 UI 線程需要處理所有任務(wù)，則執(zhí)行耗時(shí)很長的操作（例如，網(wǎng)絡(luò)訪問或數(shù)據(jù)庫查詢）將會(huì)阻塞整個(gè) UI。一旦線程被阻塞，將無法分派任何事件，包括繪圖事件。從用戶的角度來看，應(yīng)用顯示為掛起。 更糟糕的是，如果 UI 線程被阻塞超過幾秒鐘時(shí)間（目前大約是 5 秒鐘），用戶就會(huì)看到一個(gè)讓人厭煩的“應(yīng)用無響應(yīng)”(ANR) 對(duì)話框。

此外，Android UI 工具包并非線程安全工具包。因此，您不得通過工作線程操縱 UI，而只能通過 UI 線程操縱用戶界面。因此，Android 的單線程模式必須遵守兩條規(guī)則：

不要阻塞 UI 線程

不要在 UI 線程之外訪問 Android UI 工具包

? ? ? ?那為何Andorid是主線程模式呢，就不能多線程嗎？在Java中默認(rèn)情況下一個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)線程，這個(gè)線程就是主線。主線程主要處理界面交互相關(guān)的邏輯，因?yàn)橛脩綦S時(shí)會(huì)和界面發(fā)生交互，因此主線程在任何時(shí)候都必須有比較高的響應(yīng)速度，否則就會(huì)產(chǎn)生一種界面卡頓的感覺。同樣Android也是沿用了Java的線程模型，Android是基于事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制運(yùn)行，如果沒有一個(gè)主線程進(jìn)行調(diào)度分配，那么線程間的事件傳遞就會(huì)顯得雜亂無章，使用起來也冗余，還有線程的安全性因素也是一個(gè)值得考慮的一個(gè)點(diǎn)。

五、工作線程

? ? ? ?既然了解主線程模式，除了UI線程，其他都是叫工作線程。根據(jù)單線程模式，要保證應(yīng)用 UI 的響應(yīng)能力，關(guān)鍵是不能阻塞 UI 線程。如果執(zhí)行的操作不能很快完成，則應(yīng)確保它們在單獨(dú)的線程（“后臺(tái)”或“工作”線程）中運(yùn)行。例如以下代碼表示一個(gè)點(diǎn)擊監(jiān)聽從單獨(dú)的線程下載圖像并將其顯示在ImageView中：

public void onClick(View v) {new Thread(new Runnable() {public void run() { Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");mImageView.setImageBitmap(b);} }).start(); }

? ? ? ?咋看起來貌似沒什么問題，它創(chuàng)建了一個(gè)線程來處理網(wǎng)絡(luò)操作， 但是呢，它卻是在UI線程中執(zhí)行，但是，它違反了單線程模式的第二條規(guī)則：不要在 UI 線程之外訪問 Android UI 工具包。

? ? ? ?那么你會(huì)問個(gè)問題了，為什么子線程中不能更新UI。因?yàn)閁I訪問是沒有加鎖的，在多個(gè)線程中訪問UI是不安全的，如果有多個(gè)子線程都去更新UI，會(huì)導(dǎo)致界面不斷改變而混亂不堪。所以最好的解決辦法就是只有一個(gè)線程有更新UI的權(quán)限。

當(dāng)然，Android 提供了幾種途徑來從其他線程訪問 UI 線程。以下列出了幾種有用的方法：

• Activity.runOnUiThread(Runnable)
• View.post(Runnable)
• View.postDelayed(Runnable, long)

例如，您可以通過使用?View.post(Runnable)?方法修復(fù)上述代碼：

public void onClick(View v) {new Thread(new Runnable() {public void run() { final Bitmap bitmap = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");mImageView.post(new Runnable() {public void run() { mImageView.setImageBitmap(bitmap);} }); } }).start(); }

? ? ? ?現(xiàn)在，上述實(shí)現(xiàn)屬于線程安全型：在單獨(dú)的線程中完成網(wǎng)絡(luò)操作，而在 UI 線程中操縱?ImageView。

? ? ? ?但是，隨著操作日趨復(fù)雜，這類代碼也會(huì)變得復(fù)雜且難以維護(hù)。 要通過工作線程處理更復(fù)雜的交互，可以考慮在工作線程中使用?Handler?處理來自 UI 線程的消息。當(dāng)然，最好的解決方案或許是擴(kuò)展?AsyncTask?類，此類簡化了與 UI 進(jìn)行交互所需執(zhí)行的工作線程任務(wù)。

六、使用AsyncTask

? ? ? ?AsyncTask?允許對(duì)用戶界面執(zhí)行異步操作。它會(huì)先阻塞工作線程中的操作，然后在 UI 線程中發(fā)布結(jié)果，而無需你親自處理線程和/或處理程序。

? ? ? ?要使用它，必須創(chuàng)建?AsyncTask?子類并實(shí)現(xiàn)?doInBackground()?回調(diào)方法，該方法將在后臺(tái)線程池中運(yùn)行。要更新 UI，必須實(shí)現(xiàn)?onPostExecute()?以傳遞doInBackground()?返回的結(jié)果并在 UI 線程中運(yùn)行，這樣，即可安全更新 UI。稍后，您可以通過從 UI 線程調(diào)用?execute()?來運(yùn)行任務(wù)。

例如，可以通過以下方式使用?AsyncTask?來實(shí)現(xiàn)上述示例：

public void onClick(View v) { new DownloadImageTask().execute("http://example.com/image.png"); } private class DownloadImageTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {/** The system calls this to perform work in a worker thread and * delivers it the parameters given to AsyncTask.execute() */ protected Bitmap doInBackground(String... urls) {return loadImageFromNetwork(urls[0]);} /** The system calls this to perform work in the UI thread and delivers * the result from doInBackground() */ protected void onPostExecute(Bitmap result) {mImageView.setImageBitmap(result);} }

? ? ? ?現(xiàn)在 UI 是安全的，代碼也得到簡化，因?yàn)槿蝿?wù)分解成了兩部分：一部分應(yīng)在工作線程內(nèi)完成，另一部分應(yīng)在 UI 線程內(nèi)完成。

下面簡要概述了 AsyncTask 的工作方法，但要全面了解如何使用此類，您應(yīng)閱讀?AsyncTask?參考文檔：

• 可以使用泛型指定參數(shù)類型、進(jìn)度值和任務(wù)最終值
• 方法?doInBackground()?會(huì)在工作線程上自動(dòng)執(zhí)行
• onPreExecute()、onPostExecute()?和?onProgressUpdate()?均在 UI 線程中調(diào)用
• doInBackground()?返回的值將發(fā)送到?onPostExecute()
• 您可以隨時(shí)在?doInBackground()?中調(diào)用publishProgress()，以在 UI 線程中執(zhí)行?onProgressUpdate()
• 您可以隨時(shí)取消任何線程中的任務(wù)

七、什么是并發(fā)

說到并發(fā)，首先需要區(qū)別并發(fā)和并行這兩個(gè)名詞的區(qū)別。

并發(fā)性和并行性
并發(fā)是指在同一時(shí)間點(diǎn)只能有一條指令執(zhí)行，但多個(gè)進(jìn)程指令被快速輪換執(zhí)行，使得在宏觀上具有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)執(zhí)行的效果。
并行指在同一時(shí)間點(diǎn)，有多條指令在多個(gè)處理器上同時(shí)執(zhí)行。

那么我們?yōu)槭裁葱枰l(fā)呢？通常是為了提高程序的運(yùn)行速度或者改善程序的設(shè)計(jì)。

八、并發(fā)機(jī)制原理

? ? ? ?Java對(duì)并發(fā)編程提供了語言級(jí)別的支持。Java通過線程來實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程。一個(gè)線程通常完成某個(gè)特定的任務(wù)，一個(gè)進(jìn)程可以擁有多個(gè)線程，當(dāng)這些線程一起執(zhí)行的時(shí)候，就實(shí)現(xiàn)了并發(fā)。與操作系統(tǒng)中的進(jìn)程相似，每個(gè)線程看起來好像擁有自己的CPU，但是其底層是通過切分CPU時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。與進(jìn)程不同的是，線程并不是相互獨(dú)立的，它們通常要相互合作來完成一些任務(wù)。

九、并發(fā)具體怎么用

休眠

? ? ? ?我們可以讓一個(gè)線程暫時(shí)休息一會(huì)兒。Thread類有一個(gè)sleep靜態(tài)方法，你可以將一個(gè)long類型的數(shù)據(jù)當(dāng)做參數(shù)傳進(jìn)去，單位是毫秒，表示線程將會(huì)休眠的時(shí)間。

讓步

? ? ? ?Thread類還有一個(gè)名為yield()的靜態(tài)方法。這個(gè)方法的作用是為了建議當(dāng)前正在運(yùn)行的線程做個(gè)讓步，讓出CPU時(shí)間給別的線程來運(yùn)行。程序中可能會(huì)有一個(gè)線程在某個(gè)時(shí)刻已經(jīng)完成了一大部分的任務(wù)，并且這個(gè)時(shí)候讓別的線程來運(yùn)行比較合理。這樣的情況下，就可以調(diào)用yield()方法進(jìn)行讓步。不過，調(diào)用這個(gè)方法并不能保證一定會(huì)起作用，畢竟它只是建議性的。所以，不應(yīng)該用這個(gè)方法來控制程序的執(zhí)行流程。

串入（join）

? ? ? ?當(dāng)一個(gè)線程t1在另一個(gè)線程t2上調(diào)用t1.join()方法的時(shí)候，線程t2將等待線程t1運(yùn)行結(jié)束之后再開始運(yùn)行。正如下面這個(gè)例子：

public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {SimpleThread simpleThread = new SimpleThread();Thread t = new Thread(simpleThread);t.start();} } public class SimpleThread implements Runnable{@Overridepublic void run() {Thread tempThread = new Thread() {@Overridepublic void run() {for(int i = 10; i < 15 ;i++) {System.out.println(i);}}};tempThread.start();try {tempThread.join(); //tempThread串入} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}for(int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(i);}} }輸出結(jié)果：

10 11 12 13 14 0 1 2 3 4

優(yōu)先級(jí)

? ? ? ?我們可以給一個(gè)線程設(shè)定一個(gè)優(yōu)先級(jí)。線程調(diào)度器在做調(diào)度工作的時(shí)候，優(yōu)先級(jí)越高的線程越可能得到先運(yùn)行的機(jī)會(huì)。Thread類的setPriority方法和getPriority方法分別用來設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)和獲取線程的優(yōu)先級(jí)。由于線程調(diào)度器根據(jù)優(yōu)先級(jí)的大小來調(diào)度線程的效果在各種不同的JVM上差別很大，所以在絕大多數(shù)情況下，我們不應(yīng)該依靠設(shè)定優(yōu)先級(jí)來完成我們的工作，保持默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)是一條很好的建議。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java基础——线程及并发机制的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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