Android中Java多线程和单线程的执行效率对比

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引言:

众所周知的,线程是操作系统能够调度的最小单位。为什么需要多线程呢？因为我们的CPU的运算速度是非常的快的，在一个应用程序的运行过程中的大部分时间，都花在了，I/O操作，网络请求，和数据库操作上。如果没有多线程，我们的CPU大部分时间都是处于等待的状态，对CPU的资源造成了极大的浪费。多线程就是多个线程去共享CPU的时间片。一个CPU在一个固定的时间点，一个CPU只会处理一条线程中的指令。提高了CPU的利用率，注意并不是提高了CPU的执行速度。

那如果我们有100个任务，开启100个线程去执行100个任务，就比我们开启一个线程
去执行100个任务快嘛？
答案是否定的，因为频繁的创建和销毁线程，会耗费一定的CPU资源的。而且CPU在执行线程中的指令时，涉及到了线程的上下文切换，这也是一定的开销的。CPU在固定时间执行了一个线程中的指令后，会切换到下一个任务。但是在切换前，会保存当前任务的执行状态，以便下次切换会这个任务时可以加载这个任务的状态。程序计数器，就是起到了这个作用。

今天我们就主要来聊一聊这个问题。我们通过实例来验证这个说法。

我们通过创建一个FixThreadPool并指定它的核心线程数来执行我们的任务。对Java线程池有一定了解的同学都知道，FixThreadPool是Java为我们内置的四种线程池种的一中。
它只配置了核心线程数，数量由开发者指定。如果线程池内的核心线程数，达到了核心线程数量，我们的任务就会被放在一个阻塞队列BlockingQueue中，等待空闲的线程去取出队列中的任务并执行。
下面我们上代码：

   //创建一个原子类，记录当前任务的完成数量。
    AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    //创建核心线程数量为10的FixThreadPool
    ExecutorService mFixThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(20);
    //记录任务的开始时间
    private long start = 0;
    //记录任务的结束时间
    private long end = 0;

    @Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        //记录任务开始时间
        start = System.currentTimeMillis();
        //向线程池中提交20个任务，并执行
        for(int i = 0 ; i < 20;i++){
            Runnable runnable = new MyRunnable(i,AsyncActivity.this);
            mFixThreadPool.submit(runnable);
        }
    }

  
  private static class  MyRunnable implements Runnable{

        private final WeakReference<AsyncActivity> mActivity;
        private int i = 0;

        MyRunnable(int i, AsyncActivity mActivity) {
            this.i = i;
            this.mActivity = new WeakReference<AsyncActivity>(mActivity);
        }

        @Override
        public void run() {
           while (i<100000){
               i++;
           }
           int g = mActivity.get().atomicInteger.addAndGet(1);
           if(g == 10){
               mActivity.get().end = System.currentTimeMillis();
               Log.v("AsyncActivity",mActivity.get().end - mActivity.get().start+"ms");
           }
        }
    }

在上述代码中我们向线程池中添加20个任务并执行，执行我们的应用程序控制台打印如下：20个任务执行完毕一共运行了52ms,有时甚至更久。
在这里插入图片描述
下面我们把线程的数量改成1，重新运行我们的应用程序，看下控制台输出，20个任务执行完毕，竟然只运行了13ms,比我们多线程的执行效率竟然更高。

下面我们修改我们的代码把Runnable中的循环变成1亿次。在对比两种实现的执行速度：
1.指定核心线程数为20时：
在这里插入图片描述
2.指定核心线程数为1时：

可以看到，20个线程并发执行的效率就比我们1个线程执行的效率要高的多。

对比一下，我们可以得出结论，当一个任务并不是真正的耗时操作时。单线程执行它的效率远比开启多个线程执行它的效率要高的多。因为在创建多个线程时，创建线程的开销，和执行过程的线程上下切换的开销，远比执行这个任务的开销要多的多。当一个任务是真正得耗时任务时,我们有必要去合理得创建线程去执行它，来提高CPU的使用率。

所以在我们的日常开发中，要平衡创建线程和执行任务的开销，如果这个任务不值得我们为它开启一个线程去执行，那么就不要去创建线程。推荐使用线程池，而不要使用new Thread()的方式，因为如果存在大量的耗时的任务的时候，Thread的频繁创建和销毁，也是有一定的开销的，线程池可以为我们带来线程的复用。