该篇文章用于记录Thread的一些总结，包含Thread的scheduler、通信、Android应用的线程等内容。

一、Thread的scheduler

所谓线程的scheduler，就是线程之间竞争cpu资源的策略，在Java Thread中，有两个变量影响竞争策略，一个为线程的nice值，一个为线程的cgroup。

首先nice值，即为线程的priority值，为什么叫nice值呢，可以理解为友善度，nice值越高，代表友善度越高，代表越谦让，越容易被其他线程所抢先执行。那么如何设置该值呢，在Java中通过调用Thread.setPriority()来设置。在Android中，其封装了另一套API，可以通过调用Process.setThreadPriority()来进行设置。需要注意这两个方法的区别：首先Java的setPriority()方法，其可以设置的最小优先级，为Thread.MIN_PRIORITY为1，而其可以设置的最大优先级为Thread.MAX_PRIORITY，为10，而默认优先级则为Thread.NORM_PRIORITY,值为5。最小、最大、默认分别对应Linux中的19、-8和0；其次，这两个方法不能混用，比如我们使用setThreadPriority()设置的值，通过Android的getPriority()并不能得到。

在竞争cpu资源时，nice值越小，越有机会抢占cpu执行，那么是不是nice值高的线程，就不能永远得到cpu执行呢？这就引入了CFS策略，也就是completely fair scheduler。这种策略不但会参考单个线程的优先级，还会追踪每个线程已经获取到的cpu时间片数量（time slice），如果高优先级的线程已经执行了很长时间，但低优先级的线程一直在等待，后续系统会保证低优先级的线程也能获取更多的CPU时间。显然使用这种调度策略的话，优先级高的线程并不一定能在争取time slice上有绝对的优势，所以Android系统在线程调度上使用了cgroups的概念，cgroups能更好的凸显某些线程的重要性，使得优先级更高的线程明确的获取到更多的time slice。Android将线程分为多个group，其中两类group尤其重要。一类是default group，或者叫做foreground group，UI线程属于这一类。另一类是background group，工作线程归属到这一类。background group当中所有的线程加起来总共也只能分配到5～10%的time slice，剩下的全部分配给default group，这样设计显然能保证UI线程绘制UI的流畅性。

那么你可能要问，哪些线程属于default group，哪些线程属于background group呢？按照[1]篇博客的说法，使用Process.setThreadPriority()设置，当nice值大于等于THREAD_PRIORITY_BACKGROUND，就会从属于background group，其余情况就会从属于foreground group。那么实际情况呢？我们下面来做一个实验。这里以5.1.0环境以及处于前台的进程com.test.app来为例子，我们输入

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adb shell ps | grep com.test.app

得到如下内容
Thread-1

这里注意第一列，其代表USER。我们可以使用这个USER来继续查找，其中 -t为显示thread，-P为显示所属cgroup。

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adb shell ps -t -P | grep u0_a63

显示结果为
Thread-2

Thread-3

发现其所属cgroup都为fg。也就是foreground group。即使那些我们设置了nice值为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND的线程。而当我们将应用切换到后台时，

Thread-4

其所有的线程cgroup又为bg了。所以按照[1]的说法，并不正确。Android目前的cgroup其实是按照进程来分组的。

当我们使用4.1.1的环境时,处于前台的nice值为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND。cgroup又为bg了。

Thread-5。看来是和版本有关，这里还需要再研究。

二、Android Thread
这里需要单独强调一下Android Thread中新建的thread的priority。目前Android的线程有UI Thread、Binder Thread、Background Thread。需要注意的是，默认的UI线程，我们使用Process.getThreadPriority()时得到的nice值为-6。那么我们从ui线程中new出的Thread，其nice值为多少呢？其实由于这些new出的线程，其父线程id都是ui thread（虽然第一行显示的为PID和PPID，但是由于我们使用了-t参数，所以当该行数据代表线程时，列出的都是thread id），其nice值都和父线程一样，这样就造成了，即使我们新开了一个后台线程去处理长时间的任务，还是会造成其和UI线程抢占cpu的问题。这就需要我们在new Thread的时候再去设置nice值。

三、线程间通信
Java中线程间通信的方式，包含Pipes、Shared Memory（heap）、Signal、BlockingQueue。

1.Pipes
其本身是一个在内存中的buffer，并且只有两头的线程才可以访问，这就保证了线程安全。pipe可以传递二进制或者character data。当我们传送二进制时，使用PipedOutputStream (in the producer) 以及 PipedInputStream (in the consumer)。当我们使用character data时，使用PipedWriter (in the producer) 和 PipedReader (in the consumer)

这里以PipedWriter和PipedReader为例子总结了使用步骤，PipedOutputStream和PipedInputStream类似。
（1）Set up the connect

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PipedReader r = new PipedReader();
PipedWriter w = new PipedWriter();
w.connect(r);

其中bufferSize默认为1024，单位为char，也就是1024个char。buffer = new char[pipeSize];
如果我们需要更改这个bufferSize，我们需要在consumer端来更改，比如new PipedReader(1024*4);

（2）Pass the reader to a processing thread

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Thread t = new MyReaderThread(r);

（3）Transfer data

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w.write(‘A');
int result = r.read();

注意，这里返回的是int型，returns the character as an integer value。
关于write，还有一个flush的方法，可以通知consumer thread，新数据到达。

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w.write('A');
w.flush();

int i;
while((i = reader.read()) != -1){
    char c = (char) i ;
    //继续处理接收到的数据
}

（4）close the connection

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w.close()
r.close()

write关闭以后，pipe就将连接断掉了，但是在buffer中的数据还是可读的，当reader关闭了以后，buffer就被清空了。

2.Shared Memory
共享内存（heap）是线程之间传递数据的常用方式。在函数中定义的基本类型变量和对象的引用变量都存放在栈中，而其余像整个类的静态变量（class member variable）和实例变量（instance member variable）以及函数中的对象都存放在heap中。栈内存归属于单个线程，每个线程都拥有一个栈内存，其存储的变量只能在其所属的线程中可见，而堆内存中的对象对所有线程可见，这就实现了线程间数据的传递。

3.Signal
Signal的方式，就是使用notify和wait的方式，这里就不再赘述使用了，需要注意的点是notifyAll方法，它会唤醒所有的等待者，等待者执行时，不能保证之前没有其他其他等待者已经执行，所以需要在执行之前先判断是否符合条件，不符合执行条件，仍然需要wait。

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synchronized(this){
    while(条件不满足){
        wait();
    }
    //条件满足时，再进行处理
}

4.BlockingQueue
BlockingQueue可以理解为对Signal的封装，用来处理消费者和生产者问题，其不需要我们使用wait和notify来通知是否可以继续生产产品或者消费产品。如果BlockingQueue已经满了，生产者就无法自动生产产品（put方法就被阻塞），如果BlockingQueue为空，消费者就自动无法消费产品（take方法就被阻塞）

如果在Android中使用上面说的这四种方式，那么会造成ui线程的等待和阻塞。为此，Android自定义了一套线程间通信的系统，也就是Handler、Looper、MessageQueue。这里的内容可以参考我的这篇博客。

参考文献
[1]http://www.androiddesignpatterns.com/2014/01/thread-scheduling-in-android.html
[2]https://book.douban.com/subject/25900200/