Thread类是Android为线程操作而做的一个封装。代码在Thread.cpp中，其中还封装了一些与线程同步相关的类,，本篇博客，我们一起学习Thread类以及常用同步类。
Thread类
Thread类的构造函数中的有一个canCallJava
Thread.cpp
status_t Thread::run(const char* name, int32_tpriority, size_t stack)
{
Mutex::Autolock_l(mLock);
....
//如果mCanCallJava为真，则调用createThreadEtc函数，线程函数是_threadLoop。
//_threadLoop是Thread.cpp中定义的一个函数。
if(mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,this, name, priority,
stack,&mThread);
} else{
res = androidCreateRawThreadEtc(_threadLoop, this, name, priority,
stack,&mThread);
}上面的mCanCallJava将线程创建函数的逻辑分为两个分支，虽传入的参数都有_threadLoop，但调用的函数却不同。先直接看mCanCallJava为true的这个分支
Thread.h::createThreadEtc()
inline bool createThreadEtc(thread_func_tentryFunction,
void *userData,
const char*threadName = "android:unnamed_thread",
int32_tthreadPriority = PRIORITY_DEFAULT,
size_tthreadStackSize = 0,
thread_id_t*threadId = 0)
{
return androidCreateThreadEtc(entryFunction, userData, threadName,
threadPriority, threadStackSize,threadId) ? true : false;
}它调用的是androidCreateThreadEtc函数
// gCreateThreadFn是函数指针，初始化时和mCanCallJava为false时使用的是同一个
//线程创建函数。
static android_create_thread_fn gCreateThreadFn= androidCreateRawThreadEtc;
int androidCreateThreadEtc(android_thread_func_tentryFunction,
void*userData,const char* threadName,
int32_tthreadPriority,size_t threadStackSize,
android_thread_id_t*threadId)
{
return gCreateThreadFn(entryFunction, userData, threadName,
threadPriority,threadStackSize, threadId);
}androidCreateThreadEtc方法最终会调用CreateThreadFn方法，初始化时和mCanCallJava为false时使用的是同一个
线程创建函数，所以我们要看一下到底什么地方会修改这个mCanCallJava的值。答案就在AndroidRuntime调用startReg的地方，就有可能修改这个函数指针
AndroidRuntime.cpp
/*static*/ int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv*env)
{
//这里会修改函数指针为javaCreateThreadEtc
androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn)javaCreateThreadEtc);
return 0;
}所以，如果mCanCallJava为true，则将调用javaCreateThreadEtc。
AndroidRuntime.cpp
nt AndroidRuntime::javaCreateThreadEtc(
android_thread_func_tentryFunction,
void* userData,
const char*threadName,
int32_tthreadPriority,
size_t threadStackSize,
android_thread_id_t* threadId)
{
void**args = (void**) malloc(3 * sizeof(void*));
intresult;
args[0] = (void*) entryFunction;
args[1] = userData;
args[2] = (void*) strdup(threadName);
//调用的还是androidCreateRawThreadEtc，但线程函数却换成了javaThreadShell。
result= androidCreateRawThreadEtc(AndroidRuntime::javaThreadShell, args,
threadName, threadPriority,threadStackSize, threadId);
return result;
}AndroidRuntime.cpp
int AndroidRuntime::javaThreadShell(void* args){
......
intresult;
//把这个线程attach到JNI环境中，这样这个线程就可以调用JNI的函数了
if(javaAttachThread(name, &env) != JNI_OK)
return -1;
//调用实际的线程函数干活
result = (*(android_thread_func_t)start)(userData);
//从JNI环境中detach出来。
javaDetachThread();
free(name);
returnresult;
}到这里，终于明白了mCanCallJava为true的目的：
1.在调用你的线程函数之前会attach到 JNI环境中，这样，你的线程函数就可以无忧无虑地使用JNI函数了。
2.线程函数退出后，它会从JNI环境中detach，释放一些资源。
进程退出前，dalvik虚拟机会检查是否有attach了，但是最后未detach的线程如果有，则会直接abort，这显然是不好的。
_threadLoop
还记得上面的代码
if(mCanCallJava) {
res = createThreadEtc(_threadLoop,this, name, priority,
stack,&mThread);
} else{
res = androidCreateRawThreadEtc(_threadLoop, this, name, priority,
stack,&mThread);
}尽管根据mCanCallJava不同会调用不同的函数，但是都是传入了_threadLoop，所以我们有必要分析这个方法。
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self = static_cast<Thread*>(user);
sp<Thread> strong(self->mHoldSelf);
wp<Thread> weak(strong);
self->mHoldSelf.clear();
#if HAVE_ANDROID_OS
self->mTid = gettid();
#endif
boolfirst = true;
do {
bool result;
if(first) {
first = false;
//self代表继承Thread类的对象，第一次进来将调用readyToRun，看看是否准备好
self->mStatus = self->readyToRun();
result = (self->mStatus == NO_ERROR);
if (result && !self->mExitPending) {
result = self->threadLoop();
}
}else {
/* 调用子类实现的threadLoop函数，注意这段代码运行在一个do-while循环中。 这表示即使我们的threadLoop返回了，线程也不一定会退出。 */
result = self->threadLoop();
}
/* 线程退出的条件： 1）result 为false。这表明，如果子类在threadLoop中返回false，线程就可以 退出。这属于主动退出的情况，是threadLoop自己不想继续干活了，所以返回false。千万别写错threadLoop的返回值。 2）mExitPending为true，这个变量可由Thread类的requestExit函数设置，这种 情况属于被动退出，因为由外界强制设置了退出条件。 */
if(result == false || self->mExitPending) {
self->mExitPending = true;
self->mLock.lock();
self->mRunning = false;
self->mThreadExitedCondition.broadcast();
self->mLock.unlock();
break;
}
strong.clear();
strong = weak.promote();
}while(strong != 0);
return 0;
}_threadLoop运行在一个循环中，它的返回值可以决定是否退出线程。
常用同步类
互斥类——Mutex
Mutex是互斥类，用于多线程访问同一个资源的时候，保证一次只能有一个线程能访问该资源。例如想象你在飞机上如厕，这时卫生间的信息牌上显示“有人”，你必须等里边的人出来后才可进去。这就是互斥的含义。
Thread.h::Mutex的声明和实现
inline Mutex::Mutex(int type, const char* name){
if(type == SHARED) {
//type如果是SHARED，则表明这个Mutex支持跨进程的线程同步
//在Audio系统和Surface系统中会经常见到这种用法
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_setpshared(&attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_mutex_init(&mMutex, &attr);
pthread_mutexattr_destroy(&attr);
} else {
pthread_mutex_init(&mMutex, NULL);
}
}
inline Mutex::~Mutex() {
pthread_mutex_destroy(&mMutex);
}
inline status_t Mutex::lock() {
return-pthread_mutex_lock(&mMutex);
}
inline void Mutex::unlock() {
pthread_mutex_unlock(&mMutex);
}
inline status_t Mutex::tryLock() {
return-pthread_mutex_trylock(&mMutex);
}关于Mutex的使用，除了初始化外，最重要的是lock和unlock函数的使用，它们的用法如下：
要想独占卫生间，必须先调用Mutex的lock函数。这样，这个区域就被锁住了。如果这块区域之前已被别人锁住，lock函数则会等待，直到可以进入这块区域为止。系统保证一次只有一个线程能lock成功。
· 当你“方便”完毕，记得调用Mutex的unlock以释放互斥区域。这样，其他人的lock才可以成功返回。
· 另外，Mutex还提供了一个trylock函数，该函数只是尝试去锁住该区域，使用者需要根据trylock的返回值判断是否成功锁住了该区域。
AutoLock介绍
AutoLock类是定义在Mutex内部的一个类，Mutex的使用如下
· 显示调用Mutex的lock。
· 在某个时候要记住调用该Mutex的unlock。以上这些操作都必须一一对应，否则会出现“死锁”！充分利用了C++的构造和析构函数，可以达到不忘了释放锁的目的。
Thread.h Mutex::Autolock声明和实现
classAutolock {
public:
//构造的时候调用lock
inline Autolock(Mutex& mutex) : mLock(mutex) { mLock.lock(); }
inline Autolock(Mutex* mutex) : mLock(*mutex) { mLock.lock(); }
//析构的时候调用unlock
inline ~Autolock() { mLock.unlock(); }
private:
Mutex& mLock;
};AutoLock的用法很简单：
· 先定义一个Mutex，如 Mutex xlock；
· 在使用xlock的地方，定义一个AutoLock，如 AutoLock autoLock（xlock）。
由于C++对象的构造和析构函数都是自动被调用的，所以在AutoLock的生命周期内，xlock的lock和unlock也就自动被调用了，这样就省去了重复书写unlock的麻烦，而且lock和unlock的调用肯定是一一对应的，这样就绝对不会出错。
条件类——Condition
· 线程A做初始化工作，而其他线程比如线程B、C必须等到初始化工作完后才能工作，即线程B、C在等待一个条件，我们称B、C为等待者。
· 当线程A完成初始化工作时，会触发这个条件，那么等待者B、C就会被唤醒。触发这个条件的A就是触发者。
Thread.h::Condition的声明和实现
class Condition {
public:
enum {
PRIVATE = 0,
SHARED = 1
};
Condition();
Condition(int type);//如果type是SHARED，表示支持跨进程的条件同步
~Condition();
//线程B和C等待事件，wait这个名字是不是很形象呢？
status_t wait(Mutex& mutex);
//线程B和C的超时等待，B和C可以指定等待时间，当超过这个时间，条件却还不满足，则退出等待
status_t waitRelative(Mutex& mutex, nsecs_t reltime);
//触发者A用来通知条件已经满足，但是B和C只有一个会被唤醒
voidsignal();
//触发者A用来通知条件已经满足，所有等待者都会被唤醒
voidbroadcast();
private:
#if defined(HAVE_PTHREADS)
pthread_cond_t mCond;
#else
void* mState;
#endif
}声明很简单，定义也很简单
inline Condition::Condition() {
pthread_cond_init(&mCond, NULL);
}
inline Condition::Condition(int type) {
if(type == SHARED) {//设置跨进程的同步支持
pthread_condattr_t attr;
pthread_condattr_init(&attr);
pthread_condattr_setpshared(&attr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);
pthread_cond_init(&mCond, &attr);
pthread_condattr_destroy(&attr);
} else{
pthread_cond_init(&mCond, NULL);
}
}
inline Condition::~Condition() {
pthread_cond_destroy(&mCond);
}
inline status_t Condition::wait(Mutex&mutex) {
return-pthread_cond_wait(&mCond, &mutex.mMutex);
}
inline status_tCondition::waitRelative(Mutex& mutex, nsecs_t reltime) {
#if defined(HAVE_PTHREAD_COND_TIMEDWAIT_RELATIVE)
structtimespec ts;
ts.tv_sec = reltime/1000000000;
ts.tv_nsec = reltime%1000000000;
return-pthread_cond_timedwait_relative_np(&mCond, &mutex.mMutex, &ts);
...... //有些系统没有实现POSIX的相关函数，所以不同系统需要调用不同的函数
#endif
}
inline void Condition::signal() {
pthread_cond_signal(&mCond);
}
inline void Condition::broadcast() {
pthread_cond_broadcast(&mCond);
}可以看出，Condition的实现全是凭借调用了Raw API的pthread_cond_xxx函数。这里要重点说明的是，Condition类必须配合Mutex来使用。上面代码中，不论是wait、waitRelative、signal还是broadcast的调用，都放在一个Mutex的lock和unlock范围中，尤其是wait和waitRelative函数的调用，这是强制性的。
Condition类和Mutex类使用的例子，在Thread类的requestExitAndWait中就可以体现
Thread.cpp
status_t Thread::requestExitAndWait()
{
......
requestExit();//设置退出变量mExitPending为true
Mutex::Autolock_l(mLock);//使用Autolock，mLock被锁住
while(mRunning == true) {
/* 条件变量的等待，这里为什么要通过while循环来反复检测mRunning？ 因为某些时候即使条件类没有被触发，wait也会返回。 */
mThreadExitedCondition.wait(mLock);
}
mExitPending = false;
//退出前，局部变量Mutex::Autolock _l的析构会被调用，unlock也就会被自动调用。
returnmStatus;
}Thread.cpp
int Thread::_threadLoop(void* user)
{
Thread* const self =static_cast<Thread*>(user);
sp<Thread> strong(self->mHoldSelf);
wp<Thread> weak(strong);
self->mHoldSelf.clear();
do {
......
result= self->threadLoop();//调用子类的threadLoop函数
......
//如果mExitPending为true，则退出
if(result == false || self->mExitPending) {
self->mExitPending = true;
//退出前触发条件变量，唤醒等待者
self->mLock.lock();//lock锁住
//mRunning的修改位于锁的保护中。
self->mRunning = false;
self->mThreadExitedCondition.broadcast();
self->mLock.unlock();//释放锁
break;//退出循环，此后该线程函数会退出
}
......
}while(strong != 0);
return0;
}原子操作函数
所谓原子操作，就是该操作绝不会在执行完毕前被任何其他任务或事件打断，也就说，原子操作是最小的执行单位
static int g_flag = 0; //全局变量g_flag
static Mutex lock ;//全局的锁
//线程1执行thread1
void thread1()
{
//g_flag递减,每次操作前锁住
lock.lock();
g_flag--;
lock.unlock();
}
//线程2中执行thread2函数
void thread2()
{
lock.lock();
g_flag++; //线程2对g_flag进行递增操作，每次操作前要取得锁
lock.unlock();
}为什么需要Mutex来帮忙呢？因为g_flags++或者g_flags—操作都不是原子操作。从汇编指令的角度看，C/C++中的一条语句对应了数条汇编指令。以g_flags++操作为例，它生成的汇编指令可能就是以下三条：
· 从内存中取数据到寄存器。
· 对寄存器中的数据进行递增操作，结果还在寄存器中。
· 寄存器的结果写回内存。
这三条汇编指令，如果按正常的顺序连续执行，是没有问题的，但在多线程时就不能保证了。例如，线程1在执行第一条指令后，线程2由于调度的原因，抢先在线程1之前连续执行完了三条指令。这样，线程1继续执行指令时，它所使用的值就不是线程2更新后的值，而是之前的旧值。再对这个值进行操作便没有意义了。
在一般情况下，处理这种问题可以使用Mutex来加锁保护，但Mutex的使用比它所要保护的内容还复杂，例如，锁的使用将导致从用户态转入内核态，有较大的浪费。那么，有没有简便些的办法让这些加、减等操作不被中断呢？
Android提供了相关的原子操作函数。这里，有必要介绍一下各个函数的作用。
Atomic.h
注意该文件位置在system/core/include/cutils目录中
//原子赋值操作，结果是*addr=value
void android_atomic_write(int32_t value,volatile int32_t* addr);
//下面所有函数的返回值都是操作前的旧值
//原子加1和原子减1
int32_t android_atomic_inc(volatile int32_t*addr);
int32_t android_atomic_dec(volatile int32_t*addr);
//原子加法操作，value为被加数
int32_t android_atomic_add(int32_t value,volatile int32_t* addr);
//原子“与”和“或”操作
int32_t android_atomic_and(int32_t value,volatile int32_t* addr);
int32_t android_atomic_or(int32_t value,volatile int32_t* addr);
/* 条件交换的原子操作。只有在oldValue等于*addr时，才会把newValue赋值给*addr 这个函数的返回值须特别注意。返回值非零，表示没有进行赋值操作。返回值为零，表示 进行了原子操作。 */
int android_atomic_cmpxchg(int32_t oldvalue,int32_t newvalue,
volatile int32_t*addr);声明：本博客内容，均参考自《深入理解安卓：卷1》
