前言
在上一篇文章中我们知道了在多线程并发时，可以使用Synchronized加锁，以保证资源的互斥访问。但是使用锁会引起线程上下文的切换开销，同时需要注意的是，线程的创建和销毁是有一定的性能损耗的，如果程序中多处使用了多线程，该如何优化呢？这就是本文所要探讨的主要内容。
【深入了解Android多线程】当前分为三个部分，这三个部分一起阅读，能更好的帮助你理解，Android在多线程方面设计与优化。
- 深入了解Android多线程（一）Java线程基础
- 深入了解Android多线程（二）线程的性能优化
- 深入了解Android多线程（三）Handler与多线程
锁性能的优化
看这样一个例子
private int value;
public synchronized int getValue() {
return value;
}
public synchronized void setValue(int value) {
this.value = value;
}
阅读过上一篇文章，我们很容易理解，如果线程A正在访问setValue（），即使线程A没有在访问getValue（），其他线程也无法访问getValue（）。上一篇文章中提出给两个方法指定不同的监视器，其实Java 还提供了一种弱形式的同步，也就是使用 volatile 。
volatile
1.该关键字确保了对一个变量的更新对其他线程马上可见。当一个变量被声明为 volatile 的时候，线程写入变量的时候不会把值缓存在寄存器或者其他地方，而是会把值刷新回主内存，当其他线程读取该共享变量的时候，会从主内存重新获取最新值，而不是使用当前线程的工作内存中的值。
注意：volatile并不是锁！在保证内存可见性上 synchronized 和使用 volatile 是等价的，但是volatile并没有保证操作的原子性。
使用场景：当一个变量的值的改变，不依赖它原来的值时，可以使用volatile替代synchronized。
上面的例子中value的改变和它本身的值无关，所以可以直接使用volatile
private volatile int value;
public int getValue() {
return value;
}
public void setValue(int value) {
this.value = value;
}
我们将上面的例子再做一些修改
private volatile int value;
public int getValue() {
//累加
return value++;
}
public void setValue(int value) {
this.value = value;
}
这里value出现了一个累加操作,value的改变需要依赖其自身的值，用volatile就无法保证它的原子性，在Android Studio编辑器也会提示，这段代码不具有原子性
为了保证getValue（）的原子性，我们就需要重新使用synchronized
private int value;
public synchronized int getValue() {
return value++;
}
public synchronized void setValue(int value) {
this.value = value;
}
但是synchronized使getValue（读操作）和setValue（写操作）共用一个监视器，降低了并发度。java的设计者考虑到这种情况，给出了一种并发度更高的锁—读写分离锁
读写分离锁
读写分离锁顾名思义就是将读取和写入加锁的操作进行分离，从而大大提高系统性能的。
使用读写锁改造一下上面的例子。
private ReentrantReadWriteLock mReentrantReadWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
//读锁
private ReentrantReadWriteLock.ReadLock mReadLock = mReentrantReadWriteLock.readLock();
//写锁
private ReentrantReadWriteLock.WriteLock mWriteLock = mReentrantReadWriteLock.writeLock();
private int value;
public int getValue() {
mReadLock.lock();
try {
return value++;
} finally {
//解除锁的操作必须在finally代码块中
mReadLock.unlock();
}
}
public void setValue(int value) {
mWriteLock.lock();
try {
this.value = value;
} finally {
//解除锁的操作必须在finally代码块中
mWriteLock.unlock();
}
}
读写锁的基本使用就是这样的，但是需要注意的是，解除锁的操作尽量写在finally代码块中，这样可以避免因为程序加锁后代码执行时抛出异常，导致锁无法释放，而产生期望之外的程序异常。
使用场景：任务中执行的读操作远远大于写操作，这时可以考虑读写分离锁。
上述的优化操作依然是加锁，锁在java处理并发任务这一块，功不可没，但是加锁必然带来上下文切换和重新调度时的性能开销，volatile虽然可以实现内存上的可见行，但是并不能操作的原子性，那么有没有办法不加锁还能保证原子性呢？
原子类-Atomic
JDK中提供了一种特殊的原子类，比如AtomicInteger、AtomicBoolean等等，它们是使用CAS算法实现的线程安全的无锁类，专门用于多线程并发操作。
CAS全称Compare And Swap（比较和交换），作为一个Android程序员，我们一般只需要知道Java从硬件上保证了比较-交换操作的原子性，关于它的内部细节，不需要过分深究。
使用场景：当我们在使用java基本数据类型，一些更新、累加操作需要保证原子性时。
注意：当我们需要对一些变量做一些复杂的操作，而这些操作原子类中并没有提供时，我们应该首先考虑使用锁而不是原子类。
我们使用原子类来改写上面的例子
private AtomicInteger value = new AtomicInteger(0);
public int getValue() {
//累加
return value.incrementAndGet();
}
public void setValue(int value) {
//设定新的值
this.value.getAndSet(value);
}
线程池
说完了锁的优化之后，我们在回过头来一下，探讨以下线程的优化。
在Android开发中我们鼓励甚至要求程序员必须使用线程池来创建新的线程。前一篇文章中介绍了6种新建线程的方式，为什么鼓励使用线程池来新建线程？
原因在于线程池有以下几个优点：
1.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。
2.能有效控制线程的最大并发数量，避免大量线程之间因互相抢占cpu而导致的阻塞现象。
3.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。
在Android中线程池都是通过直接或间接配置ThreadPoolExecutor来实现的，下面简单介绍一下ThreadPoolExecutor
//核心线程的数量
int threads = 1;
//最大线程数
int maximumPoolSize = 10;
//非核心线程的闲置超时时间
long keepAliveTime = 100L;
//超时单位
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
//线程池中阻塞任务队列
LinkedBlockingDeque deque = new LinkedBlockingDeque<>();
//线程工厂
ThreadFactory factory = new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "线程的名字");
}
};
//线程池
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(threads,
maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, deque, factory);
//向线程池中传入一个runnable
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//do something
}
});
核心线程：即使处于闲置状态，系统也不会销毁的线程。
maximumPoolSize：最大线程数，线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程达到这个数值后，后续的任务会阻塞。
keepAliveTime：非核心线程闲置的超时时间：超过这个时长，非核心的线程会被回收。当allowThreadTimeOut属性为true时，这个时间也会作用于核心线程。
workQueue：线程池中阻塞任务队列，通过excute方法提交的runnable对象会存储在这个参数中。
threadFactory：线程工厂，用于初始化统一规格的线程。
线程池在运行时遵守以下的规则
1.如果线程池中线程未达到核心线程的数量，那么会直接启用一个核心的线程来执行任务。
2.如果线程池中的任务达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中等待执行。
如果步骤2中无法将任务插入到任务队列中（任务队列已满），此时如果线程池中线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立即启动一个非核心线程来执行任务。如果线程数已经达到了线程池中规定的最大值，为抛出异常rejectedExecutionException。
根据不同的任务配置线程池
在实际的开发中，我们需要根据不同的任务类型，配置合适的线程池，这些任务类型大致有以下两种。
CPU密集型操作：核心线程应该尽量少一些，如CPU数量+1（保证核心线程的执行积极度是一样的）
I/O密集型操作：IO操作不占用cpu，线程数量可以多一些，但也不能过多，否则线程切换带来的开销又会影响到性能。
总结起来就是线程等待时间所占比例越高，需要越多线程。线程CPU时间所占比例越高，需要越少线程。
常见的线程池
Java中为我们配置多种常用的线程池，根据执行任务的不同，我们可以直接使用Executors创建出不同的线程池，而不需要再做配置。
1.FixedThreadPool
线程数量固定的线程池，核心线程数量=最大线程数量，并且只有核心线程，当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池关闭。线程池队列无限大。
作用：快速响应外界的请求
//线程池
ExecutorService executorService;
//核心线程的数量
int threads = 1;
//重现方法1
executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
//重载方法2
executorService = Executors.newFixedThreadPool(1, new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "线程的名字");
}
});
//像线程池传入一个runnable
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//do something
}
});
2.CachedThreadPool
线程数量无限大闲置的线程池，并且没有存储任务的队列，线程超时时间为60秒。这意味它会立即处理所有加入进来的任务，在没有任务时，线程会因为超时而被回收，这时它是几乎不占用任何系统资源的。
作用：适合处理高并发，且耗时较少的任务。
//线程池
ExecutorService executorService;
executorService = Executors.newCachedThreadPool(new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "线程的名字");
}
});
//像线程池传入一个runnable
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//do something
}
});
3.ScheduledThreadPool
核心线程数固定，非核心线程数无限大，非核心线程超时时间10秒。
作用：用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。
//核心线程的数量
int threads = 1;
//定时
long delay = 2000L;
//延迟
long initDelay = 1000L;
//线程工厂
ThreadFactory factory = new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "线程的名字");
}
};
//线程池
ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(threads, factory);
//方法1：不延迟直接定时执行
executorService.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//需要定时执行的任务
}
}, delay, TimeUnit.SECONDS);
//方法2：延迟后再定时执行
executorService.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//
}
}, initDelay, delay, TimeUnit.SECONDS);
4.SingleThreadExecutor
线程池中只有一个核心线程，线程池队列无限大
作用：统一外界所有的任务到一个线程中，使这些任务之间不需要处理线程同步的问题。
//线程池
ExecutorService executorService;
//重现方法1
executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
//重载方法2
executorService = Executors.newSingleThreadExecutor(new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "线程的名字");
}
});
//像线程池传入一个runnable
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//do something
}
});
注意上述所说的无限大实际上是指Java的一个常数Integer.MAX_VALUE，它等于2的31次方-1，我们可以把它近似看作无穷大。
后台任务的选择
在Android开发中会经常遇到不同的后台任务，根据不同的任务类型，我们需要选择不同的实现方式，下面说说一些简单的判断场景。
当一个后台任务只运行在后台且不会回到前台或不会与UI发生交互时，考虑使用线程池。
当一个后台任务在后台短期执行后需要返回前台的，考虑使用AyncTask或HandlerThread
以上情况并不是绝对的，有时候甚至需要结合service、intentService等组件一起，才能完成后台任务，说到底适合当前项目的，才是最好的。