多线程与并发编程是 Android 开发中的重要内容，掌握它们能够帮助你更高效地处理后台任务，提升应用的响应速度和流畅度。
1. 基本概念
线程与进程：理解线程和进程的区别，线程是程序执行的基本单位，一个进程可以包含多个线程。
并发与并行：并发指的是多个任务在同一时间段内交替进行，可能是单核 CPU 上的时间片轮转；并行则是多个任务在多核 CPU 上同时执行。
死锁、竞态条件与活锁：理解并发编程中的常见问题，学会如何避免它们。
- 死锁：多个线程互相等待对方释放资源，导致程序无法继续执行。
- 竞态条件：多个线程并发访问共享资源时，结果依赖于执行顺序，导致程序行为不确定。
- 活锁：线程不断地互相调整状态，但永远无法完成任务。
2. Java 中的线程基础
Thread 类与 Runnable 接口：
Thread类是 Java 中创建线程的传统方式，你可以继承Thread类并重写run()方法。Runnable接口是一种更灵活的方式，线程通过实现Runnable接口的run()方法来执行任务。
线程启动方式：
// 使用 Thread 类（第一种方式更加简洁，且两者的效果相同）
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();
// 使用 Runnable 接口
Runnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
3. 线程池（Executor Framework）
Executor：Java 提供了 Executor 接口和 ExecutorService 接口来简化线程管理，避免直接管理线程池。常用的实现类包括 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。
线程池的创建：
Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个固定大小的线程池。Executors.newCachedThreadPool()：创建一个可根据需要创建新线程的线程池。Executors.newSingleThreadExecutor()：创建一个单线程池。
线程池的使用：
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
executorService.submit(new MyRunnable()); // 提交任务到线程池
executorService.shutdown(); // 关闭线程池
4. 同步与互斥
synchronized 关键字：通过 synchronized 关键字来保证同一时刻只有一个线程可以执行同步代码块，避免竞态条件。
- 同步方法：
public synchronized void method() { } - 同步代码块：
synchronized (object) { }
死锁：避免死锁的一种方法是按固定顺序请求资源，或使用 tryLock() 防止长时间等待锁。
ReentrantLock：ReentrantLock 是 java.util.concurrent 包中的一种锁，它比 synchronized 更加灵活，支持尝试锁定和定时锁定。
lock()和unlock()：手动获取和释放锁。tryLock()：尝试获取锁，如果无法获得锁则立即返回。
5. 并发容器
Concurrent Collections：java.util.concurrent 包提供了一些线程安全的集合类，解决了多线程环境下常规集合类的并发问题。
- ConcurrentHashMap：线程安全的
Map实现，支持并发读取和写入。 - CopyOnWriteArrayList：线程安全的
List实现，适合在读取多、写入少的场景使用。 - BlockingQueue：线程安全的队列，提供了阻塞操作。
6. 高级同步机制
- CountDownLatch：一个同步辅助工具，用于阻塞一个或多个线程，直到其他线程执行完预定的操作。
- CyclicBarrier：一个同步工具，它允许一组线程互相等待，直到所有线程都达到某个共同屏障点。
- Semaphore：控制同时访问某个资源的线程数。
- Exchanger：两个线程通过此工具交换数据。
7. 并发工具类
ExecutorService：管理线程池并执行任务。
ScheduledExecutorService：执行定时任务，例如周期性任务。
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
scheduler.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(“Scheduled task”);
}
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); // 延迟 0 秒后每秒执行一次
ForkJoinPool：针对大规模数据处理的线程池，使用工作窃取算法，将任务分解成多个小任务并行处理。
8. Java 8 引入的并发功能
CompletableFuture：是 Future 的增强版，允许你更灵活地组合多个异步任务。
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return “Task Result”;
}).thenAccept(result -> {
System.out.println(result);
});
Lambda 表达式与并发：Java 8 的 Lambda 表达式可以让线程池的任务定义变得更加简洁和易读。
9. Android 中的多线程编程
Android 中的 UI 操作必须在主线程（即 UI 线程）中执行，而耗时操作应在子线程中执行。常见的 Android 多线程编程工具和技巧包括：
AsyncTask：虽然已经被弃用，但仍然在老项目中广泛使用，适用于简单的后台任务执行。
new AsyncTask<Void, Void, String>() {
@Override
protected String doInBackground(Void… params) {
// 执行后台任务
return “Result”;
}
@Override
protected void onPostExecute(String result) {
// 在主线程更新 UI
textView.setText(result);
}
}.execute();
Handler 和 Looper：通过 Handler 将任务从后台线程发送到主线程，更新 UI。
Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper());
handler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 在主线程中执行任务，例如更新 UI
}
});
10. Kotlin 协程
Kotlin 协程（Coroutines）提供了一个更简洁、易用的方式来处理异步任务。它通过挂起函数（suspend）和轻量级线程来简化并发编程。
launch和async：这两个函数分别用于启动协程并执行任务。suspend函数：用于挂起当前协程并在后台执行任务，不阻塞线程。withContext：切换上下文，确保耗时任务在后台线程执行，更新 UI 时切回主线程。
GlobalScope.launch {
val result = async { longRunningTask() }
withContext(Dispatchers.Main) {
textView.text = result.await()
}
}
11. 调度与线程管理
- 线程池管理：通过合理配置线程池的大小，避免过多的线程创建和销毁带来的性能开销。
- 线程优先级：在多线程环境中调整线程的优先级，确保重要任务优先执行。
12. 性能优化
- 避免过度创建线程：过多的线程会引起上下文切换，降低性能。
- 减少锁的使用：过多的锁会导致线程阻塞，影响性能。使用读写锁、
ReentrantLock等优化锁的使用。 - 内存泄漏和 GC：确保线程中的对象不会被无意间引用，导致内存泄漏。