作者：机智的张尼玛

楔子

苏格拉底曾说过：“学会了多线程，你就学会了压榨CPU，就好像资本家对无产阶级做的那事一样。”

多线程是开发人员必不可少的技术点，也是初学者不太容易掌握好的一个难点。要想设计出优秀的程序，那必然需要合理的线程调度。今天就给大家细说下Android中与多线程相关的知识点，揭开多线程神秘的面纱。

本篇文章仅介绍多线程的各种实现方式，不过多涉及深入的基础原理探究，达到“所见即所学，所学即可用”的效果。关于各种多线程原理的深入探究，有机会放在后面逐一介绍。

一、多线程是什么？我为什么要用多线程？

1.1 线程和进程的概念

按照操作系统中的描述，线程是CPU调度的最小单元，同时线程是一种有限的系统资源。而进程一般指一个执行单元，在PC和移动设备上指一个程序或者一个应用。一个进程可以包含多个线程。

简单点理解，一个Android APP就是一个进程，一个APP里面有多个线程，我们多线程编程的意义就是实现“一个APP多个线程”。

有杠精可能会问，那我可不可以一个APP多个进程？又可不可以一个进程只有一个线程？

我告诉你，可以，都可以。

单线程的APP只包括Android的UI线程也是能运行的；一个APP多个进程也是可以达到的，实现方式涉及到Android的IPC机制，这里不细说。

1.2 为什么要使用多线程？

这里杠精可能会说，那你单线程也能跑，我为啥还要整多线程？

我告诉你，首先这句话从Android开发的角度来讲，近似于一个假命题。因为谷歌爸爸现在强制规定了不能在UI线程进行耗时操作，必须放到子线程里面去，除非你的程序不涉及耗时操作。究其原因，是因为在UI线程进行耗时操作的话，给用户的使用体验就是界面“卡顿”。同时，如果UI线程被阻塞超过一定时间会触发ANR(Application Not Responding)错误。

从底层的角度来讲，多线程可以使得整个环境能够异步执行，这有助于防止浪费CPU时钟周期从而提高效率。换言之，多线程能更充分的利用CPU资源，从而提高程序的运行效率。

二、那我怎么进行多线程编程？

2.1 Thread类和Runnable接口

要想定义一个线程只需要新建一个类继承自Thread，然后重写父类的run方法即可

class MyThread extends Thread {    @Override    public void run() {        doSomething();    }}//在需要的时候启动线程new MyThread().start();

优化一下？

我们可以没必要继承整个Thread类，只实现Runnable接口就好了

class MyThread implements Runnable {    @Override    public void run() {        doSomething()    }}//启动线程MyThread myThread = new MyThread();new Thread(myThread).start();

那我不想专门再写一个线程类怎么办？可以使用匿名类

new Thread(new Runnable() {    @Override    public void run() {        doSomething();    }}).start();

2.2 线程池

2.2.1 线程池的意义

既然我都会用Runnable接口来创建线程了，还要线程池干啥？其实不然，随意创建线程的操作在实际开发中是极为不推荐的。为啥？因为线程也是一种资源，反复的创建和销毁线程会带来一定性能上的额外开销。与其相比，线程池主要有以下几个优点：

重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销能有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因相互抢占系统资源而导致的阻塞现象能够对线程进行简单的管理，并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能

2.2.2 线程池的结构和原理

一个完整的线程池应该有这么几个组成部分

核心线程任务队列非核心线程

当我们通过线程池执行异步任务的时候，其实是依次进行了下面的流程

检查核心线程数是否到达最大值，否则创建新的核心线程执行任务，是则进行下一步检查任务队列是否已满，否则将任务添加到任务队列中，是则进行下一步检查非核心线程数是否到达最大值，否则创建新的非核心线程执行任务，是则说明这个线程池已经饱和了，执行饱和策略。默认的饱和策略是抛出RejectedExecutionException异常

下面手搓一个线程池的实现

//CPU核心数private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();//核心线程数private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;//最大线程数private static final int MAX_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;//非核心线程闲置的超时时间private static final int KEEP_ALIVE_TIME = 1;//任务队列private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);//线程池private ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,        MAX_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_TIME, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue);private void fun(){    Runnable runnable = new Runnable() {        @Override        public void run() {            //子线程处理耗时操作            doSomething();        }    };    poolExecutor.execute(runnable);}

这样我们就实现了一个简单的线程池，核心线程数为CPU数量+1，非核心线程数为CPU数量*2+1，非核心线程的闲置时间为1秒，任务队列的大小为128。

线程池还有具体的好几种分类和相应不同的实现方式，这里不再细说。

2.3 Handler

有朋友可能会说，你讲的这些都是Java多线程里面的东西，能不能整点咱Android特有的？OK，现在进入专业时间。

Handler是Android提供的一种异步消息处理机制，要学会使用Handler我们首先来了解下消息处理四兄弟：

MessageHandlerMessageQueueLooper

Handler可以帮助我们实现在不同的线程之间传递消息，这里的Message就是消息本体，也就是我们想要传递的那个东西。

Handler在这里扮演的角色是消息处理者，它的主要作用是发送和处理消息。

MessageQueue是一个消息队列，Handler发送过来的消息会放在这个队列里面，每个线程只会有一个MessageQueue对象。

Looper是线程中消息队列的管家，它会无限循环运行，每发现MessageQueue中存在一条消息，它就会把消息取出然后发送给Handler。每一个线程也只能有一个Looper对象。

好了，基本原理已经了解，现在我们来反手搓一个Handler

private static final int FLAG = 1;private Handler mHandler = new Handler(){    @Override    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {        if (FLAG == msg.what){            //这里已经回到主线程了            doSomething();        }    }};private void fun(){    new Thread(new Runnable() {        @Override        public void run() {            //子线程发送消息            Message message = new Message();            message.what = FLAG;            mHandler.sendMessage(message);        }    }).start();}

2.4 AsyncTask

除了Handler以外，谷歌爸爸还给我们提供AsyncTask来进行线程的切换。AsyncTask是一种轻量级的异步任务，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程。从实现原理上来讲，AsyncTask是对Thread和Handle的再次封装。

AsyncTask本身是一个抽象的泛型类，有四个亲儿子：

onPreExecute()doInBackground(Params...params)onProgressUpdate(Progress...values)onPostExecute(Result result)

最先执行的是方法是onPreExecute()方法，位于主线程中，一般用来做一些准备工作。

然后执行doInBackground()方法，位于线程池中，用来执行异步任务，params表示异步任务的输入参数。这个方法需要返回结果给onPostExecute()方法。

onProgressUpdate()方法在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生变化时这个方法会被调用。

onPostExecute()方法在最后异步任务完成之后会被调用，位于主线程中，result参数是后台任务的返回值，即doInBackground()的返回值。

OK，基本原理已经了解了，现在我们来手搓一个AsyncTask

class DownloadTask extends AsyncTask<Void,Integer,Boolean> {    @Override    protected void onPreExecute() {        //这里我们使用了一个显示进度的Dialog，具体实现不表        progressDialog.show();    }    @Override    protected Boolean doInBackground(Void... voids) {        try {            while (true){                //调用我们的doDownload下载方法，具体实现不表                int downloadPercent = doDownload();                //使用publishProgress方法来更新执行的进度                publishProgress(downloadPercent);                if (downloadPercent >= 100)                    break;            }        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return true;    }    @Override    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {        //更新下载进度        progressDialog.setMessage("Download "+values[0]+"%");    }    @Override    protected void onPostExecute(Boolean aBoolean) {        //下载完成        progressDialog.dismiss();    }}

这里我们创建了一个Download类继承自AsyncTask，有三个泛型，void表示不需要给后台任务传入参数，Integer表示用整数类型来作为进度显示的单位，Boolean表示用布尔类型来反馈后台任务的执行结果。

要让我们的这个AsyncTask跑起来也很简单，只需要执行：

new DownloadTask().execute();

2.5 IntentService

IntentService是一种特殊的Service，它继承了Service并且是一个抽象类，我们可以创建它的子类来使用。IntentService也可以用于执行后台的耗时任务，并且当任务执行完毕之后它会自动停止。

IntentService因为是服务的原因，所以和单纯的线程相比它的优先级要高很多，从而更不容易被系统杀死。

IntentService的内部实现是封装了HandlerThread和Handler，使用的话要遵循Service的使用方法，这里先略过后面有机会在Service的专栏里面再详细介绍。

2.6 RxJava

有杠精可能会说，你讲的这些方法，一个比一个长，一个比一个复杂，就不能整个简单又粗暴的东西？

这个时候就需要祭出神兵利器RxJava了。

2.6.1 RxJava又是个啥？

其实网络上RxJava的入门文章多如过江之鲫，这里不打算过多的深入介绍。RxJava是一种响应式编程，大家不是很明白的话可以粗暴的理解为更优雅的多线程实现即可。

2.6.2 那怎么操作RxJava？

先手搓一个RxJava的普通实现方式

private void fun(){    Observable<Integer> observable = Observable.create(new ObservableOnSubscribe<Integer>() {        @Override        public void subscribe(ObservableEmitter<Integer> emitter) throws Exception {            emitter.onNext(1);        }    });    observable.subscribeOn(Schedulers.io()) //表示在io线程执行订阅            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) //表示在主线程接收订阅            .subscribe(new Observer<Integer>() {                @Override                public void onSubscribe(Disposable d) {                    //接收订阅之前调用                }                @Override                public void onNext(Integer integer) {                    //接收订阅成功调用                    doSomething();                }                @Override                public void onError(Throwable e) {                    //接收订阅出错调用                }                @Override                public void onComplete() {                    //接收订阅完成调用                }            });}

emmmmm看起来好像还是挺复杂的啊，能不能再整简单点？

OK，链式调用加lambda安排上

private void fun() {    Observable.create(emitter -> emitter.onNext(1))            .subscribeOn(Schedulers.io())            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())            .subscribe(integer -> {                //接收订阅成功                doSomething();            }, throwable -> {});}

嗯......有内味了。

这串代码我们是发送了一个Integer类型的数据；

subscribeOn()指定了我们发送的线程是在后台的io线程，就可以理解为一个子线程；

observeOn指定了我们接收的线程为主线程；

subscribe只接收成功的消息，相当于上面的OnNext()方法，本质上是我们在这里创建了一个Comsumer对象来接收；

throwable在接收失败的时候调用，相当于上面的onError()方法。

RxJava有多达几十种的操作符，灵活运用能实现各种不同的异步任务，这里就不再花大量的篇幅详细介绍了，有兴趣的朋友可以去查看ReactiveX中文文档

2.7 RxKotlin

RxKotlin可以理解为RxJava在Kotlin上的一个变种，原理都是一样的，只是操作语言变成了Kotlin，然后封装了一下使得可以更优雅的调用，这里给大家一个具体的实现案例，不再过多讲解。

private fun test() {    Observable.create<Int> { 1 }            .subscribeOn(Schedulers.io())            .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread())            .subscribeBy(                    onNext = {},                    onError = {}            )}

2.8 Kotlin协程

协程其实和上面所说的线程并不是一个概念，协程是什么？根据官方文档的描述，协程本质上是轻量级的线程。既然是轻量，那说明协程的资源消耗和性能等方面和线程比起来应该是有优势的。那这样看来我们以前使用多线程实现的异步功能，现在基本上都可以用协程来替代了。

协程是一个全新的东西，介于篇幅这里就不展开讲解了，后面会专门写介绍协程的文章。

三、总结

今天总结了Android平台上实现多线程的几种方式，希望能给到需要的朋友一些帮助。

最后

在这里就还分享一份由大佬亲自收录整理的Android学习PDF+架构视频+面试文档+源码笔记，高级架构技术进阶脑图、Android开发面试专题资料，高级进阶架构资料

这些都是我现在闲暇时还会反复翻阅的精品资料。里面对近几年的大厂面试高频知识点都有详细的讲解。相信可以有效地帮助大家掌握知识、理解原理，帮助大家在未来取得一份不错的答卷。

当然，你也可以拿去查漏补缺，提升自身的竞争力。

真心希望可以帮助到大家，Android路漫漫，共勉！

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