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一、什么是多線程

要理解什么是多線程，先理清楚什么是進(jìn)程，什么是線程。

先看看百度百科上如何解釋進(jìn)程的概念：

進(jìn)程(Process)是計(jì)算機(jī)中的程序關(guān)于某數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在早期面向進(jìn)程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)程是程序的基本執(zhí)行實(shí)體;在當(dāng)代面向線程設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)中，進(jìn)程是線程的容器。程序是指令、數(shù)據(jù)及其組織形式的描述，進(jìn)程是程序的實(shí)體。

那么線程就可以被理解成進(jìn)程中可獨(dú)立運(yùn)行的子任務(wù)。

既然是在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行的子任務(wù)，那么單進(jìn)程意思就是當(dāng)前進(jìn)程只能同時(shí)允許一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行，而多進(jìn)程可以允許多個(gè)進(jìn)程間來回切換，進(jìn)而更快的完成更多的任務(wù)。

舉個(gè)例子：

有一把錘子，兩家人共用。小明家需要用這把錘子打造一個(gè)柜子(需要一天時(shí)間)，小新家只需要用這個(gè)錘子在墻上釘一個(gè)釘子(最多五分鐘)。既然是共用的錘子，而兩家人都需要使用，在單線程的環(huán)境下，如果想小明家先拿到錘子，那么就需要獨(dú)占一天的時(shí)間，小新家雖然只需要使用五分鐘，但是卻要等一天時(shí)間小明家才會(huì)把錘子空出來。而在多線程的環(huán)境下，雖然小明家先拿到錘子，但是也不是一天都在使用，中間也需要吃飯，也需要等待其他材料到齊，總有錘子空閑的時(shí)期，這個(gè)時(shí)候可以先讓小新家拿去使用五分鐘，然后使用完歸還小明家繼續(xù)使用。

在多進(jìn)程的環(huán)境下，CPU 完全可以在兩個(gè)任務(wù)間來回切換，使耗時(shí)短的任務(wù)不致于等待耗時(shí)長(zhǎng)的任務(wù)完成才能得到執(zhí)行，系統(tǒng)的運(yùn)行效率將大大的得到提升。

但是需要注意的是，凡事都有一個(gè)度，雖然多線程間切換任務(wù)可以加快多個(gè)任務(wù)執(zhí)行的效率，但是同時(shí)，在切換任務(wù)的時(shí)候，也是有一定的開銷的，頻繁的切換任務(wù)可能切換任務(wù)消耗的時(shí)間會(huì)更多。

二、使用多線程

在 Java 的 JDK 中，已經(jīng)存在來對(duì)多線程技術(shù)的支持，如果想使用多線程，有兩種方式：

繼承 Thread 類。

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。

可以看到 Thread 是一個(gè) class，而 Runnable 是一個(gè) Interface 。由于 Java 的單繼承限制，如果有更靈活的繼承要求，可以考慮實(shí)現(xiàn) Runnable 。但是不管是實(shí)用那種方式，都需要一個(gè) Thread 對(duì)象來承載。

這里為來偷懶，直接用一個(gè) Android 項(xiàng)目來講解來。可以看到，實(shí)用起來非常的簡(jiǎn)單，只需要實(shí)現(xiàn)它們的 run() 方法，然后在需要的時(shí)候，調(diào)用 Thread.start() 方法即可。

1、start()和run()有什么不同

那么問題來來，既然我們重寫的是 run() 方法，但是為什么最終調(diào)用的卻是 start() 方法?

Thread 這個(gè)類中的 start() 方法就是通知「線程調(diào)度器」此線程已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，隨時(shí)等待創(chuàng)建好線程，并且調(diào)用 run() 方法執(zhí)行。這樣的啟動(dòng)線程，由「線程調(diào)度器」來調(diào)用 run() 方法，具有異步執(zhí)行的效果。而如果我們直接調(diào)用 run() 方法的話，就只是和調(diào)用一個(gè)普通方法一樣，是在當(dāng)前線程的同步執(zhí)行。

2、線程的執(zhí)行是無序的

雖然我們啟動(dòng)線程去執(zhí)行的代碼，可以有先后，但是實(shí)際上，線程的執(zhí)行是無序的。也就是說，線程被執(zhí)行的順序是隨機(jī)的，看誰運(yùn)氣好。

上面例子中，分別在各個(gè)階段輸出來對(duì)應(yīng)的 Log，可以看到，其實(shí)它們執(zhí)行的順序是無序的。

三、線程安全

已經(jīng)講解完線程的基本使用，如果多條線程之間，沒有任何共享的實(shí)例對(duì)象被改變，那么到這里就算是完結(jié)了。

但是實(shí)際情況來說，并不是這樣的。實(shí)際上，我們經(jīng)常會(huì)使用多線程的技術(shù)操作同一個(gè)實(shí)例變量。在多個(gè)線程之間，操作同一個(gè)實(shí)例變量，就變成了多線程的技術(shù)難點(diǎn)，如何保持多個(gè)線程能準(zhǔn)確并且安全的操作到同一個(gè)實(shí)例變量，這就是線程安全。

拿上面的錘子的例子來說，如果錘子是由物業(yè)來保管的，這個(gè)時(shí)候在物業(yè)的管理系統(tǒng)上顯示錘子是有一個(gè)的，這個(gè)小明家和小新家都來借錘子。兩個(gè)不同的物業(yè)管理員在同一個(gè)系統(tǒng)中查到還有一個(gè)錘子，就同時(shí)做了一個(gè)出庫的動(dòng)作。這個(gè)時(shí)候就看物業(yè)系統(tǒng)是如何設(shè)計(jì)的了。

使用計(jì)數(shù)自減的方式，那么就會(huì)在錘子的庫存上出現(xiàn) -1 的計(jì)數(shù)。

使用直接改變庫存的方式，那么雖然兩個(gè)物業(yè)管理員都會(huì)講庫存從 1 改為 0，這個(gè)時(shí)候庫存數(shù)據(jù)是對(duì)的。

雖然這兩種方式，看著第二種在賬面上庫存數(shù)據(jù)是正確的，而第一種出現(xiàn)了負(fù)數(shù)的情況。但是實(shí)際上當(dāng)兩個(gè)物業(yè)管理員真的去庫房取錘子的時(shí)候，一定有一個(gè)是取不到的，就看這個(gè)時(shí)候誰運(yùn)氣好了。這就是一個(gè)典型的「非線程安全問題」。

這個(gè)時(shí)候就需要考慮線程安全的問題，在同時(shí)操作同一個(gè)實(shí)例對(duì)象的時(shí)候，需要保證數(shù)據(jù)一致性。

簡(jiǎn)單的保證線程安全，最常用的方式，就是使用 synchronized 關(guān)鍵字。synchronized 可以被加在任意的對(duì)象或者方法上，表示對(duì)這個(gè)方法或者對(duì)象加鎖，而加鎖的這段代碼被稱為「互斥區(qū)」。當(dāng)一個(gè)線程想要執(zhí)行 synchronized 中的代碼的時(shí)候，會(huì)首先嘗試拿這把鎖，如果能夠拿到的話，就可以繼續(xù)執(zhí)行 synchronized 內(nèi)的代碼。如果拿不到的話，就會(huì)不斷嘗試去拿這把鎖，直到能拿到并且完成執(zhí)行為止。當(dāng)獲取到鎖并且執(zhí)行完 synchronized 中的代碼之后，就會(huì)放棄鎖的持有，以便于其他線程能得到鎖。

下面舉個(gè)例子來說明使用方法。

new 五個(gè)線程來操作同一個(gè)計(jì)數(shù)，然后對(duì)齊進(jìn)行自減，并輸出 Log ，先看看沒有加 synchronized 的情況。

可以看到，線程指定的順序是無章的，輸出的 count 的值也是無序的。

如果想讓他們有序的輸出可以使用 synchronized 來標(biāo)記 run() 方法。

這個(gè)時(shí)候，雖然線程的執(zhí)行順序依然是無需的，但是卻可以保證對(duì)數(shù)據(jù)的處理是有序進(jìn)行的。

四、Thread的一些其他方法

Thread 中還提供了一些其他的API，可以供我們使用，這里簡(jiǎn)單的介紹一下。

1、currentThread()

currentThread() 方法啊可以獲取到當(dāng)前代碼正運(yùn)行的線程的信息。

從簽名可以看到，它是一個(gè)靜態(tài)的方法，可以在任何地方調(diào)用它。

2、isAlive()

isAlive() 方法用于判斷當(dāng)前指定線程數(shù)否處于活動(dòng)狀態(tài)?；顒?dòng)狀態(tài)并不僅僅指的是在運(yùn)行的狀態(tài)，只要是已經(jīng)準(zhǔn)備運(yùn)行并且沒有結(jié)束運(yùn)行，使用 isAlive() 都會(huì)返回 true。

也就是說，在調(diào)用了 Thread.start() 之后，一直到 Thread.run() 執(zhí)行完成之前，isAlive()都是 true。

3、sleep()

sleep() 方法和名稱一樣，可以使當(dāng)前進(jìn)程休眠指定的毫秒數(shù)。

它也是一個(gè) static 的方法，可以直接調(diào)用，用于休眠當(dāng)前運(yùn)行的線程。注意 sleep() 方法可能會(huì)拋出一個(gè) InterruptedException 的異常，需要我們對(duì)其 catch 住。

4、getId()

雖然在 new Thread() 的時(shí)候，可以通過構(gòu)造方法對(duì) Thread 指定一個(gè)名稱，但是名稱是可以重復(fù)的，如果要唯一確定一個(gè) Thread 的 ID，可以使用 getId() 來獲取一個(gè)線程的唯一標(biāo)志。

五、結(jié)語

今天簡(jiǎn)單介紹了如何正確的開啟一個(gè)線程和包裝開啟的線程是安全的，之后再講如何優(yōu)雅的停止一個(gè)線程。

【本文為51CTO專欄作者“張旸”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過微信公眾號(hào)聯(lián)系作者獲取授權(quán)】

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