11 Android的线程和线程池

  1. 在Android系统,线程主要分为主线程和子线程,主线程处理和界面相关的事情,而子线程一般用于执行耗时操作。
  2. 在Android中,线程的形态有很多种:
    1. AsyncTask封装了线程池和Handler。
    2. HandlerThread是具有消息循环的线程,内部可以使用handler
    3. IntentService是一种Service,内部采用HandlerThread来执行任务,当任务执行完毕后IntentService会自动退出。由于它是一种Service,所以不容易被系统杀死
  3. 操作系统中,线程是操作系统调度的最小单元,同时线程又是一种受限的系统资源,其创建和销毁都会有相应的开销。同时当系统存在大量线程时,系统会通过时间片轮转的方式调度每个线程,因此线程不可能做到绝对的并发,除非线程数量小于等于CPU的核心数
  4. 频繁创建销毁线程不明智,使用线程池是正确的做法。线程池会缓存一定数量的线程,通过线程池就可以避免因为频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。

11.1 主线程和子线程

  1. 主线程主要处理界面交互逻辑,由于用户随时会和界面交互,所以主线程在任何时候都需要有较高响应速度,则不能执行耗时的任务;
  2. android3.0开始,网络访问将会失败并抛出NetworkOnMainThreadException这个异常,这样做是为了避免主线程由于被耗时操作所阻塞从而现ANR现象

11.2 Android中的线程形态

11.2.1 AsyncTask

  1. 三个参数(都可为Void):
    1. Params:参数
    2. Progress:执行进度
    3. Result:返回值
  2. 四个方法 :
    1. onPreExecute()主线程执行,异步方法执行前调用。
    2. doInBackground(Params...params)线程池中执行,用于执行异步任务;在方法内部用publishProgress 来更新任务进度。
    3. onProgressUpdate(Progress...value)主线程执行,后台任务进度状态改变时被调用。
    4. onPostExecute(Result result)主线程执行,异步任务执行之后被调用

执行顺序: onPreExecute->doInBackground->onPostExecute 如果取消了异步任务,会回调onCancelled(),onPostExecute则不会被调用

AsyncTask的类必须在主线程加载,Android4.1及以上已经被系统自动完成了;AsyncTask对象必须在主线程创建;execute方法需要在UI线程调用;一个AsyncTask对象只能调用一次;Android1.6之前串行执行,Android1.6采用线程池并行处理任务,Android3.0开始,又采用一个线程来串行执行任务,但也可以通过executeOnExecutor()方法来并行执行任务。

11.2.2 AsyncTask的工作原理

  1. AsyncTask中有两个线程池(SerialExecutorTHREAD_POOL_EXECUTOR)和一个InternalHandler,其中线程池SerialExecutor用于任务排队,THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正执行任务,InternalHandler用于将执行环境切换到主线程。
  2. AsyncTask的排队过程:系统首先会把AsyncTask的Params参数封装成FutureTask对象,它充当Runnable的作用,接下来这个FutureTask会交给SerialExecutor的execute()方法处理,execute()方法首先会把FutereTask对象插入到任务队列mTasks中去;如果没有正在活动的AsyncTask任务,就会执行下一个AsyncTask任务;同时当一个AsyncTask任务执行完成后,AsyncTask会继续执行其他任务直到所有任务都执行为止,可以看出默认情况,AsyncTask是串行执行的(Android3.0后)。

    AsyncTask工作的时序图后续补上。

11.2.3 HandlerThread

  1. HandlerThread继承了Thread,是一种可以使用Handler的Thread
  2. 在run方法中通过looper.prepare()来开启消息循环,这样就可以在HandlerThread中创建Handler了
  3. 外界可以通过一个Handler的消息方式来通知HandlerThread来执行具体任务;确定不使用之后,可以通过quitquitSafely方法来终止线程执行
  4. 具体使用场景是IntentService

11.2.4 IntentService

IntentSercie是一种特殊的Service,继承了Service并且是抽象类,任务执行完成后会自动停止,优先级远高于普通线程,适合执行一些高优先级的后台任务; IntentService封装了HandlerThreadHandler

  1. onCreate方法自动创建一个HandlerThread
  2. 然后用它的Looper构造了一个Handler对象mServiceHandler,这样通过mServiceHandler发送的消息都会在HandlerThread执行;
  3. IntentServiced的onHandlerIntent方法是一个抽象方法,需要在子类实现,onHandlerIntent方法执行后,stopSelt(int startId)就会停止服务,如果存在多个后台任务,执行完最后一个stopSelf(int startId)才会停止服务

11.3 Android线程池

优点:

  1. 重用线程池的线程,减少线程创建和销毁带来的性能开销
  2. 控制线程池的最大并发数,避免大量线程互相抢系统资源导致阻塞
  3. 提供定时执行和间隔循环执行功能

11.3.1 ThreadPoolExecutor(熟悉后可自定义线程池)

Executor是一个接口,线程池的具体实现在ThreadPoolExecutor;它提供了一系列的参数来配置线程池;Android的线程池 大部分都是通 过Executor提供的工厂方法创建的

1. ThreadPoolExecutor常见构造参数

  1. corePoolSize: 线程池的核心线程数,默认情况下,核心线程会一直存活(设置了超时机制除外, allowCoreThreadTimeOut属性为true时开启)
  2. maxinmumPoolSize: 线程池能容纳的最大线程数,当活动的线程达到这个数值之后,后续新任务会被阻塞
  3. keepAliveTime: 非核心线程闲置的超时时长,超过这个时长,非核心线程就会被回收,当allowCoreThreadTimeOut为true时,keepAliveTime同样作用于核心线程。
  4. unit:keepAliveTime的时间单位,这是一个枚举,常用有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)、TimeUnit.MINUTES(分钟)
  5. workQueue: 线程池中的任务队列,通过execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中
  6. threadFactory: 线程工厂,为线程池提供创建线程的功能,是个接口,提供Thread newThread(Runnable r)方法
  7. RejectedExecutionHandle:当线程池无法执行新任务时,可能由于线程队列已满或无法成功执行任务,这时候 ThreadPoolExecutor会调用handler的 rejectedExecution的方法,默认会抛出RejectedExecutionException

2. ThreadPoolExecutor执行任务大致遵循如下规则:

  1. 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量,那么会直接启动一个核心线程来执行任务
  2. 如果线程池中的线程数量已经达到或超过核心线程数量,那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行
  3. 如果步骤2中无法将任务插入到任务队列中,往往是因为任务队列已满,这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值,那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务
  4. 如果步骤3中线程数量达到线程池规定的最大值,线程池会拒绝执行任务,并会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者

3. AsyncTask的THREAD_POOL_EXECUTOR线程池配置:

  1. 核心线程数等于CPU核心数+1
  2. 线程池最大线程数为CPU核心数的2倍+1
  3. 核心线程无超时机制,非核心线程的闲置超时时间为1秒
  4. 任务队列容量是128

11.3.2 常见的4个线程池

  1. FixedThreadPool:线程数量固定的线程池,当所有线程都处于活动状态时,新任务会处于等待状态,只有核心线程并且不会回收(无超时机制),能快速的响应外界请求。
  2. CachedThreadPool:线程数量不定的线程池,最大线程数为Integer.MAX_VALUE(相当于任意大),当所有线程都处于活动状态时,会创建新线程来处理任务;线程池的空闲进程超时时长为60秒,超过就会被回收;任何任务都会被立即执行,适合执行大量的耗时较少的任务。
  3. ScheduledThreadPool:核心线程数量固定,非核心线程数量无限制,非核心线程闲置时会被立刻回收,用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。
  4. SingleThreadExecutor:只有一个核心线程,所有任务都在这个线程中串行执行,不需要处理线程同步问题

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