多线程可以说是Android面试的高频问题了, 而多线程涉及的内容非常多, 因此在面试当中往往不知道从何说起, 本文并不是为了科普多线程或者研究多线程的知识, 而是尝试组织语言以便在面试当中更好地忽悠面试官.
语言表达在面试当中虽说很重要, 不过更重要的还是相关知识技能过硬.
假如在一场Android面试当中, 面试官让你聊聊多线程, 你可以试试这样回答.
Android中的线程
在Android当中, 当应用启动的时候, 系统会给应用分配一个进程, 顺便一提, 大部分应用都是单进程的, 不过也可以通过设置来使不同组件运行在不同的进程中, 在创建进程的同时会创建一个线程, 应用的大部分操作都会在这个线程中运行, 所以称为主线程, 同时所有的UI控件相关的操作也要求在这个线程中操作, 所以也称为UI线程.
UI线程和工作线程
因为所有的UI控件的操作都在UI线程中执行, 如果在UI线程中执行耗时操作, 例如网络请求等, 就会阻塞UI线程, 导致系统报ANR(Application Not Response)错误. 因此对于耗时操作需要创建工作线程来执行而不能直接在UI线程中执行. 这样就需要在应用中使用多线程, 但是Android提供的UI工具包并不是线程安全的, 也就是说不能直接在工作线程中访问UI控件, 否则会导致不能预测的问题, 因此需要额外的机制来进行线程交互, 主要是让其他线程可以访问UI线程.
线程交互 - Handler机制
在Android当中, 工作线程主要通过Handler机制来访问UI线程. 当然还有一些封装好的类例如AsyncTask可以使用, 但是本质仍是使用Handler.
Handler机制主要由4部分组成, Looper, 消息队列, 消息类和Handler组成, 其中Looper和消息队列是和线程绑定的, 每个线程只会有一个Looper和一个消息队列, 当Looper启动时, 它会无限循环尝试从消息队列中获取消息实例, 如果没有消息则会阻塞等待. 当Handler发送消息时会把消息实例放入消息队列中, Looper从中取得消息实例然后就会调用Handler的相关方法, 因为Looper是线程绑定的, 如果绑定的是UI线程, 那么此时Handler的方法就会在UI线程中得到执行, 线程间就是这样进行交互的.
java中的线程
而Handler机制的底层实现则是使用java多线程相关的类.
java当中主要使用Thread和Executor来实现多线程. Thread用于直接创建线程, 在Android中也可以直接使用这个类, Looper中就包含一个Thread实例. Executor是一个接口, 大部分java中自带的实现都使用了线程池来管理多线程.
线程池
因为在系统中创建线程是一个比较耗费资源的事, 所以不能频繁创建和释放线程, 因此在效率上考虑通常会使用线程池, 同时也便于线程的管理. Android中的AsyncTask就使用了线程池.
线程安全
另一个在使用多线程时需要注意的是线程安全的问题, 因为同一进程中的线程可以共享内存, 虽然这种方式效率很高, 但是会导致线程干扰和内存一致性的问题.
锁
解决这些问题的主要方法是使用Synchronized关键字来加锁. 基本原理就是线程要对对象进行操作前需要先获取锁, 如果一个线程正在操作某个对象, 那么它就会持有相应的锁, 后来的线程想要操作这个对象, 只能等待前面的线程释放锁之后才有机会获取锁并进行操作.
死锁和活锁
引入锁之后仍有可能出现一些问题, 例如死锁, 饥饿(Starvation)和活锁.
多线程工具包
同时java还提供不少工具来使用多线程, 例如刚刚提到的Executor, 另外常用的还有线程安全的集合, 例如ConcurrentMap, 可以用来避免内存一致性的问题.
如果你是面试官, 你被忽悠到了吗? 欢迎在讨论区说说你的看法 :P
