Android线程相关

==进程和线程==

• 进程：进程是资源分配的基本单位。进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。
• 线程：线程是独立调度的基本单位。一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。

区别

• 拥有资源：进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源。
• 调度：线程是独立调度的基本单位，在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换，从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。
• 系统开销：由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，开销很大。而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。
• 通信方面：线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信，但是进程通信需要借助 IPC。

线程池的好处？ 四种线程池的使用场景，线程池的几个参数的理解？

• 使用线程池的好处是==减少在创建和销毁线程上所花的时间以及系统资源的开销，解决资源不足的问题==。如果不使用线程池，有可能造成系统创建大量同类线程而导致消耗完内存或则“过度切换”的问题，归纳总结就是

1. 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
2. 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
3. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。

• ==Android中的线程池都是直接或间接通过配置ThreadPoolExecutor来实现不同特性的线程池==.Android中最常见的类具有不同特性的线程池分别为：

1. ==newCachedThreadPool==：只有非核心线程，最大线程数非常大，所有线程都活动时会为新任务创建新线程,否则会利用空闲线程 (60s空闲时间,过了就会被回收,所以线程池中有0个线程的可能 )来处理任务.

优点：任何任务都会被立即执行(任务队列SynchronousQuue相当于一个空集合);比较适合执行大量的耗时较少的任务.

2. ==newFixedThreadPool==：只有核心线程，并且数量固定的，所有线程都活动时，因为队列没有限制大小，新任务会等待执行，当线程池空闲时不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源。

优点：更快的响应外界请求

3. ==newScheduledThreadPool==：核心线程数固定,非核心线程（闲着没活干会被立即回收数）没有限制.

优点：执行定时任务以及有固定周期的重复任务

4. ==newSingleThreadExecutor==：只有一个核心线程,确保所有的任务都在同一线程中按序完成

优点：不需要处理线程同步的问题

ThreadPoolExecutor的工作策略 ？

ThreadPoolExecutor执行任务时会遵循如下规则

1. 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么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则超过核心线程的数量，那么任务会被插入任务队列中排队等待执行。
3. 如果在第2点无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务队列已满，这个时候如果在线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务。
4. 如果第3点中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

Android中还了解哪些方便线程切换的类？

• ==AsyncTask==：底层封装了线程池和Handler，便于执行后台任务以及在子线程中进行UI操作。
• ==HandlerThread==：一种具有消息循环的线程，其内部可使用Handler。
• ==IntentService==：是一种异步、会自动停止的服务，内部采用HandlerThread。

AsyncTask的原理和问题

原理：

• AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handler（InternalHandler），其中==线程池SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正地执行任务，InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程。==
• 注意：sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求sHandler这个对象必须在主线程创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，==因此这就变相要求AsyncTask的类必须在主线程中加载==，否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。

问题：

• 生命周期：AsynTask会一直执行，直到doInBackground()方法执行完毕，然后，如果cancel(boolean)被调用,那么onCancelled(Result result)方法会被执行；否则，执行onPostExecute(Result result)方法。==如果我们的Activity销毁之前，没有取消AsyncTask，这有可能让我们的应用崩溃==(crash)。因为它想要处理的view已经不存在了。所以，我们是必须确保在销毁活动之前取消任务。总之，我们使用AsyncTask需要确保AsyncTask正确的取消。
• ==内存泄漏==：如果AsyncTask被声明为Activity的非静态内部类，那么AsyncTask会保留一个对Activity的引用。如果Activity已经被销毁，AsyncTask的后台线程还在执行，它将继续在内存里保留这个引用，导致Activity无法被回收，引起内存泄漏。（所以应将AsyncTask声明为静态内部类）
• ==结果丢失==：屏幕旋转或Activity在后台被系统杀掉等情况会导致Activity的重新创建，之前运行的AsyncTask会持有一个之前Activity的引用，这个引用已经无效，这时调用onPostExecute()再去更新界面将不再生效。

IntentService有什么用 ？

• IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行完成后会自动停止，同时由于IntentService是服务的原因，不同于普通Service，IntentService可自动创建子线程来执行任务，这导致它的优先级比单纯的线程要高，不容易被系统杀死，所以IntentService比较适合执行一些高优先级的后台任务。

直接在Activity中创建一个thread跟在service中创建一个thread之间的区别？

在Activity中被创建：该Thread的就是为这个Activity服务的，完成这个特定的Activity交代的任务，主动通知该Activity一些消息和事件，==Activity销毁后，该Thread也没有存活的意义了。==
在Service中被创建：这是保证最长生命周期的Thread的唯一方式，==只要整个Service不退出，Thread就可以一直在后台执行==，一般在Service的onCreate()中创建，在onDestroy()中销毁。所以，在Service中创建的Thread，适合长期执行一些独立于APP的后台任务，比较常见的就是：在Service中保持与服务器端的长连接。

Handler、Thread和HandlerThread的差别？

• Handler：在android中负责发送和处理消息，通过它可以实现其他支线线程与主线程之间的消息通讯。
• Thread：Java进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。某一进程中一路单独运行的程序。
• HandlerThread：一个继承自Thread的类HandlerThread，Android中没有对Java中的Thread进行任何封装，而是提供了一个继承自Thread的类HandlerThread类，这个类对Java的Thread做了很多便利的封装。==HandlerThread继承于Thread，所以它本质就是个Thread。与普通Thread的差别就在于，它在内部直接实现了Looper的实现，这是Handler消息机制必不可少的。有了自己的looper，可以让我们在自己的线程中分发和处理消息==。如果不用HandlerThread的话，需要手动去调用Looper.prepare()和Looper.loop()这些方法。

ThreadLocal的原理

==ThreadLocal是一个关于创建线程局部变量的类==。使用场景如下所示：

• 实现单个线程单例以及单个线程上下文信息存储，比如交易id等。

• 实现线程安全，非线程安全的对象使用ThreadLocal之后就会变得线程安全，因为每个线程都会有一个对应的实例。 承载一些线程相关的数据，避免在方法中来回传递参数。

• 当需要使用多线程时，有个变量恰巧不需要共享，此时就不必使用synchronized这么麻烦的关键字来锁住，每个线程都相当于在堆内存中开辟一个空间，线程中带有对共享变量的缓冲区，通过缓冲区将堆内存中的共享变量进行读取和操作，==ThreadLocal相当于线程内的内存，一个局部变量。每次可以对线程自身的数据读取和操作，并不需要通过缓冲区与 主内存中的变量进行交互==。并不会像synchronized那样修改主内存的数据，再将主内存的数据复制到线程内的工作内存。==ThreadLocal可以让线程独占资源，存储于线程内部，避免线程堵塞造成CPU吞吐下降==。

• 在每个Thread中包含一个ThreadLocalMap，ThreadLocalMap的key是ThreadLocal的对象，value是独享数据。

多线程是否一定会高效（优缺点）

• 多线程的优点：

1. 方便高效的内存共享——多进程下内存共享比较不便，且会抵消掉多进程编程的好处
2. 较轻的上下文切换开销不用切换地址空间，不用更改CR3寄存器，不用清空TLB
3. 线程上的任务执行完后自动销毁

• 多线程的缺点：

1. 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下,每一个线程都占512KB)
2. 如果开启大量的线程,会占用大量的内存空间,降低程序的性能
3. 线程越多,cpu在调用线程上的开销就越大
   程序设计更加复杂,比如线程间的通信、多线程的数据共享。

• 综上得出，多线程不一定能提高效率，在内存空间紧张的情况下反而是一种负担，因此在日常开发中，应尽量：

1. 不要频繁创建，销毁线程，使用线程池
2. 减少线程间同步和通信（最为关键）
3. 避免需要频繁共享写的数据
4. 合理安排共享数据结构，避免伪共享（false sharing）
5. 使用非阻塞数据结构/算法
6. 避免可能产生可伸缩性问题的系统调用（比如mmap）
7. 避免产生大量缺页异常，尽量使用Huge Page
8. 可以的话使用用户态轻量级线程代替内核线程

参考链接