Java多線程面試問題
1.進程和線程之間有什麼不同?
一個進程是一個獨立(self contained)的運行環境,它可以被看作一個程序或者一個應用。而線程是在進程中執行的一個任務。Java運行環境是一個包含了不同的類和程序的單一進程。線程可以被稱為輕量級進程。線程需要較少的資源來創建和駐留在進程中,並且可以共享進程中的資源。
2. 多線程編程的好處是什麼?
在多線程程序中,多個線程被並發的執行以提高程序的效率,CPU不會因為某個線程需要等待資源而進入空閑狀態。多個線程共享堆內存(heap memory),因此創建多個線程去執行一些任務會比創建多個進程更好。舉個例子,Servlets比CGI更好,是因為Servlets支持多線程而CGI不支持。
3. 用戶線程和守護線程有什麼區別?
當我們在Java程序中創建一個線程,它就被稱為用戶線程。一個守護線程是在後台執行並且不會阻止JVM終止的線程。當沒有用戶線程在運行的時候,JVM關閉程序並且退出。一個守護線程創建的子線程依然是守護線程。
4. 我們如何創建一個線程?
B. android守護進程
Android中應該使用Service而不應該使用線程,Android中有提供後台運行的組件,叫Service。
servie是系統的組件,它由系統進程託管(servicemanager);它們之間的通信類似於client和server,是一種輕量級的ipc通信,這種通信的載體是binder,它是在linux層交換信息的一種ipc。而thread是由本應用程序託管。
Thread:Thread是程序執行的最小單元,它是分配CPU的基本單位。可以用Thread來執行一些非同步的操作。
Service:Service是android的一種機制,當它運行的時候如果是Local Service,那麼對應的Service是運行在主進程的main線程上的。如:onCreate,onStart這些函數在被系統調用的時候都是在主進程的main線程上運行的。如果是RemoteService,那麼對應的Service則是運行在獨立進程的main線程上。
關於用戶線程和守護線程:
在Java中有兩類線程:User Thread(用戶線程)、Daemon Thread(守護線程)
Daemon的作用是為其他線程的運行提供便利服務,比如垃圾回收線程就是一個很稱職的守護者。User和Daemon兩者幾乎沒有區別,唯一的不同之處就在於虛擬機的離開:如果 User Thread已經全部退出運行了,只剩下Daemon Thread存在了,虛擬機也就退出了。 因為沒有了被守護者,Daemon也就沒有工作可做了,也就沒有繼續運行程序的必要了。
C. Android進程間和線程間通信方式
進程:是具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合上的一次運行活動,進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。
線程:是進程的一個實體,是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。線程自己基本上不擁有系統資源,只擁有一些在運行中必不可少的資源(如程序計數器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。
區別:
(1)、一個程序至少有一個進程,一個進程至少有一個線程;
(2)、線程的劃分尺度小於進程,使得多線程程序的並發性高;
(3)、進程在執行過程中擁有獨立的內存單元,而多個線程共享內存,但線程之間沒有單獨的地址空間,一個線程死掉就等於整個進程死掉。
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一、Android進程間通信方式
1.Bundle
由於Activity,Service,Receiver都是可以通過Intent來攜帶Bundle傳輸數據的,所以我們可以在一個進程中通過Intent將攜帶數據的Bundle發送到另一個進程的組件。
缺點:無法傳輸Bundle不支持的數據類型。
2.ContentProvider
ContentProvider是Android四大組件之一,以表格的方式來儲存數據,提供給外界,即Content Provider可以跨進程訪問其他應用程序中的數據。用法是繼承ContentProvider,實現onCreate,query,update,insert,delete和getType方法,onCreate是負責創建時做一些初始化的工作,增刪查改的方法就是對數據的查詢和修改,getType是返回一個String,表示Uri請求的類型。注冊完後就可以使用ContentResolver去請求指定的Uri。
3.文件
兩個進程可以到同一個文件去交換數據,我們不僅可以保存文本文件,還可以將對象持久化到文件,從另一個文件恢復。要注意的是,當並發讀/寫時可能會出現並發的問題。
4.Broadcast
Broadcast可以向android系統中所有應用程序發送廣播,而需要跨進程通訊的應用程序可以監聽這些廣播。
5.AIDL方式
Service和Content Provider類似,也可以訪問其他應用程序中的數據,Content Provider返回的是Cursor對象,而Service返回的是Java對象,這種可以跨進程通訊的服務叫AIDL服務。
AIDL通過定義服務端暴露的介面,以提供給客戶端來調用,AIDL使伺服器可以並行處理,而Messenger封裝了AIDL之後只能串列運行,所以Messenger一般用作消息傳遞。
6.Messenger
Messenger是基於AIDL實現的,服務端(被動方)提供一個Service來處理客戶端(主動方)連接,維護一個Handler來創建Messenger,在onBind時返回Messenger的binder。
雙方用Messenger來發送數據,用Handler來處理數據。Messenger處理數據依靠Handler,所以是串列的,也就是說,Handler接到多個message時,就要排隊依次處理。
7.Socket
Socket方法是通過網路來進行數據交換,注意的是要在子線程請求,不然會堵塞主線程。客戶端和服務端建立連接之後即可不斷傳輸數據,比較適合實時的數據傳輸
二、Android線程間通信方式
一般說線程間通信主要是指主線程(也叫UI線程)和子線程之間的通信,主要有以下兩種方式:
1.AsyncTask機制
AsyncTask,非同步任務,也就是說在UI線程運行的時候,可以在後台的執行一些非同步的操作;AsyncTask可以很容易且正確地使用UI線程,AsyncTask允許進行後台操作,並在不顯示使用工作線程或Handler機制的情況下,將結果反饋給UI線程。但是AsyncTask只能用於短時間的操作(最多幾秒就應該結束的操作),如果需要長時間運行在後台,就不適合使用AsyncTask了,只能去使用Java提供的其他API來實現。
2.Handler機制
Handler,繼承自Object類,用來發送和處理Message對象或Runnable對象;Handler在創建時會與當前所在的線程的Looper對象相關聯(如果當前線程的Looper為空或不存在,則會拋出異常,此時需要在線程中主動調用Looper.prepare()來創建一個Looper對象)。使用Handler的主要作用就是在後面的過程中發送和處理Message對象和讓其他的線程完成某一個動作(如在工作線程中通過Handler對象發送一個Message對象,讓UI線程進行UI的更新,然後UI線程就會在MessageQueue中得到這個Message對象(取出Message對象是由其相關聯的Looper對象完成的),並作出相應的響應)。
三、Android兩個子線程之間通信
面試的過程中,有些面試官可能會問Android子線程之間的通信方式,由於絕大部分程序員主要關注的是Android主線程和子線程之間的通信,所以這個問題很容易讓人懵逼。
主線程和子線程之間的通信可以通過主線程中的handler把子線程中的message發給主線程中的looper,或者,主線程中的handler通過post向looper中發送一個runnable。但looper默認存在於main線程中,子線程中沒有Looper,該怎麼辦呢?其實原理很簡單,把looper綁定到子線程中,並且創建一個handler。在另一個線程中通過這個handler發送消息,就可以實現子線程之間的通信了。
子線程創建handler的兩種方式:
方式一:給子線程創建Looper對象:
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Looper.prepare(); // 給這個Thread創建Looper對象,一個Thead只有一個Looper對象
Handler handler = new Handler(){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
};
handler.sendEmptyMessage(1);
Looper.loop(); // 不斷遍歷MessageQueue中是否有消息
};
}).start();
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方式二:獲取主線程的looper,或者說是UI線程的looper:
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()){ // 區別在這!!!
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
Toast.makeText(getApplicationContext(), "handleMessage", Toast.LENGTH_LONG).show();
}
};
handler.sendEmptyMessage(1);
};
}).start();
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D. 每個Android 都應必須了解的多線程知識點~
進程是系統調度和資源分配的一個獨立單位。
在Android中,一個應用程序就是一個獨立的集成,應用運行在一個獨立的環境中,可以避免其他應用程序/進程的干擾。當我們啟動一個應用程序時,系統就會創建一個進程(該進程是從Zygote中fork出來的,有獨立的ID),接著為這個進程創建一個主線程,然後就可以運行MainActivity了,應用程序的組件默認都是運行在其進程中。開發者可以通過設置應用的組件的運行進程,在清單文件中給組件設置:android:process = "進程名";可以達到讓組件運行在不同進程中的目的。讓組件運行在不同的進程中,既有好處,也有壞處。我們依次的說明下。
好處:每一個應用程序(也就是每一個進程)都會有一個內存預算,所有運行在這個進程中的程序使用的總內存不能超過這個值,讓組件運行不同的進程中,可以讓主進程可以擁有更多的空間資源。當我們的應用程序比較大,需要的內存資源比較多時(也就是用戶會抱怨應用經常出現OutOfMemory時),可以考慮使用多進程。
壞處:每個進程都會有自己的虛擬機實例,因此讓在進程間共享一些數據變得相對困難,需要採用進程間的通信來實現數據的共享。
線程是進程的一個實體,是CPU調度和分派的基本單位,它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。
在Android中,線程會有那麼幾種狀態:創建、就緒、運行、阻塞、結束。當應用程序有組件在運行時,UI線程是處於運行狀態的。默認情況下,應用的所有組件的操作都是在UI線程里完成的,包括響應用戶的操作(觸摸,點擊等),組件生命周期方法的調用,UI的更新等。因此如果UI線程處理阻塞狀態時(在線程里做一些耗時的操作,如網路連接等),就會不能響應各種操作,如果阻塞時間達到5秒,就會讓程序處於ANR(application not response)狀態。
1.線程作用
減少程序在並發執行時所付出的時空開銷,提高操作系統的並發性能。
2.線程分類
守護線程、非守護線程(用戶線程)
2.1 守護線程
定義:守護用戶線程的線程,即在程序運行時為其他線程提供一種通用服務
常見:如垃圾回收線程
設置方式:thread.setDaemon(true);//設置該線程為守護線程
2.2 非守護線程(用戶線程)
主線程 & 子線程。
2.2.1 主線程(UI線程)
定義:Android系統在程序啟動時會自動啟動一條主線程
作用:處理四大組件與用戶進行交互的事情(如UI、界面交互相關)
因為用戶隨時會與界面發生交互,因此主線程任何時候都必須保持很高的響應速度,所以主線程不允許進行耗時操作,否則會出現ANR。
2.2.2 子線程(工作線程)
定義:手動創建的線程
作用:耗時的操作(網路請求、I/O操作等)
2.3 守護線程與非守護線程的區別和聯系
區別:虛擬機是否已退出,即
a. 當所有用戶線程結束時,因為沒有守護的必要,所以守護線程也會終止,虛擬機也同樣退出
b. 反過來,只要任何用戶線程還在運行,守護線程就不會終止,虛擬機就不會退出
3.線程優先順序
3.1 表示
線程優先順序分為10個級別,分別用Thread類常量表示。
3.2 設置
通過方法setPriority(int grade)進行優先順序設置,默認線程優先順序是5,即 Thread.NORM_PRIORITY。
4.線程狀態
創建狀態:當用 new 操作符創建一個線程的時候
就緒狀態:調用 start 方法,處於就緒狀態的線程並不一定馬上就會執行 run 方法,還需要等待CPU的調度
運行狀態:CPU 開始調度線程,並開始執行 run 方法
阻塞(掛起)狀態:線程的執行過程中由於一些原因進入阻塞狀態,比如:調用 sleep/wait 方法、嘗試去得到一個鎖等
結束(消亡)狀態:run 方法執行完 或者 執行過程中遇到了一個異常
(1)start()和run()的區別
通過調用Thread類的start()方法來啟動一個線程,這時此線程是處於就緒狀態,並沒有運行。調用Thread類調用run()方法來完成其運行操作的,方法run()稱為線程體,它包含了要執行的這個線程的內容,run()運行結束,此線程終止,然後CPU再調度其它線程。
(2)sleep()、wait()、yield()的區別
sleep()方法屬於Thread類,wait()方法屬於Object類。
調用sleep()方法,線程不會釋放對象鎖,只是暫停執行指定的時間,會自動恢復運行狀態;調用wait()方法,線程會放棄對象鎖,進入等待此對象的等待鎖定池,不調用notify()方法,線程永遠處於就緒(掛起)狀態。
yield()直接由運行狀態跳回就緒狀態,表示退讓線程,讓出CPU,讓CPU調度器重新調度。禮讓可能成功,也可能不成功,也就是說,回到調度器和其他線程進行公平競爭。
1.Android線程的原則
(1)為什麼不能再主線程中做耗時操作
防止ANR, 不能在UI主線程中做耗時的操作,因此我們可以把耗時的操作放在另一個工作線程中去做。操作完成後,再通知UI主線程做出相應的響應。這就需要掌握線程間通信的方式了。 在Android中提供了兩種線程間的通信方式:一種是AsyncTask機制,另一種是Handler機制。
(2)為什麼不能在非UI線程中更新UI 因為Android的UI線程是非線程安全的,應用更新UI,是調用invalidate()方法來實現界面的重繪,而invalidate()方法是非線程安全的,也就是說當我們在非UI線程來更新UI時,可能會有其他的線程或UI線程也在更新UI,這就會導致界面更新的不同步。因此我們不能在非UI主線程中做更新UI的操作。
2.Android實現多線程的幾種方式
3.為何需要多線程
多線程的本質就是非同步處理,直觀一點說就是不要讓用戶感覺到「很卡」。
4.多線程機制的核心是啥
多線程核心機制是Handler
推薦Handler講解視頻: 面試總被問到Handler?帶你從源碼的角度解讀Handler核心機制
根據上方提到的 多進程、多線程、Handler 問題,我整理了一套 Binder與Handler 機制解析的學習文檔,提供給大家進行學習參考,有需要的可以 點擊這里直接獲取!!! 裡面記錄許多Android 相關學習知識點。
E. Process.killProcess 和System.exit的區別
1 Process.killProcess 和 System.exit(0) 兩個都會 kill 掉當前進程。
你可以打開 DDMS 查看進程號,或 adb shell 進入 shell 然後 ps 一下,進程確實被 kill 掉了。
2 如果是在第一個 Activity 調用 Process.killProcess 或 System.exit(0) 都會 kill 掉當前進程。
但是如果不是在第一個 Activity 中調用,如 ActivityA 啟動 ActivityB ,你在 ActivityB 中調用
Process.killProcess 或 System.exit(0) 當前進程確實也被 kill 掉了,但 app 會重新啟動,
又創建了一個新的進程。(這是我同事發現的)
這點還不是很明白,我估計 android os 認為 app 是被意外終止的(如內存不足),os 底層有監聽服務,
app 被意外終止會自動重啟。
3 在測試極光推送的時候,發現退出 app 後就收不到推送了。後來發現是調用了 System.exit(0) 的原因。
首先 service 也是在進程中的,在主線程中,所以 service 中如果有耗時操作也要開啟另外的線程來處理。
當調用 System.exit(0) 或 Process.killProcess 的時候進程被 kill 掉了,進程里的所有東西當然包括 service 肯定
也沒了。由於極光推送 pushservice 被 kill 掉了,所以退出 app 後就收不到推送了。
4 還沒完,戲劇性的事情發生了,剛退出 app 由於 kill 掉了進程,服務沒了,所以收不到推送。但是過了大約1分鍾左右居然又能推過來了。
原來是和 service 的 onStartCommand 的返回值有關
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
Log.i("lelsie", "service onStartCommand");
return START_STICKY;
//return START_NOT_STICKY;
}
如果返回 START_STICKY 是說服務應該一直運行除非我們手動停止它。極光 pushservice 返回的肯定是 START_STICKY。
所以1分鍾之內系統又重啟了服務,當然會先為 app 創建一個新的進程,也就是重啟了 app, 同樣你可以在 DDMM 中查看進程的殺死與新進程的重建。
我在手機上截了 2 張圖
第一個圖是在調用了 Process.killProcess 或 System.exit(0) 之後的圖,可以看到進程已不存在了,服務當然也不在了。顯示正在重新啟動。
第二個圖是服務重啟以後的正常狀態,所以 1-2分鍾後又能接收到推送了。
第三個圖是 DDMS 截圖
5 其實 Process.killProcess 或 System.exit(0) 都不應該直接調用, 進程是由 os 底層進行管理的,android 系統會自己進行處理回收進程。
退出應用你就直接 finish 掉 activity 就行了。
正常情況下 back 鍵退出應用以後 os 就會回收 app 進程, 但當 app 中有推送服務等需要長時間運行的服務時 os 就不會 kill 掉進程,也就是說應用將一直在線。 即使你手動 kill 掉進程, 進程也會自動重啟。