Android 的线程和线程池浅谈Android 的线程和线程池的使用

时间:2021-03-29 wuzhaohui026 人气:0

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Android 的线程和线程池

从用途上分，线程分为主线程和子线程；主线程主要处理和界面相关的事情，子线程则往往用于耗时操作。

主线程和子线程

主线程是指进程所拥有的线程。Android 中主线程交 UI 线程，主要作用是运行四大组件以及处理它们和用户的交互；子线程的作业则是执行耗时任务。

Android 中的线程形态

1、AsyncTask AsyncTask 是一种轻量级的异步任务类，可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新 UI， AsyncTask 是一个抽象的泛型类，提供了 Params(参数的类型)、Progress(后台任务执行进度的类型) 和 Result(后台任务的返回结果的类型) 这三个泛型参数， AsyncTask 提供了4个核心方法

onPreExcute()，在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，一般可以用于做一些准备工作。
doInBackground(Params...params)，在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params 参数表示异步任务的输入参数。在此方法中可以通过 publishProgress 方法来更新任务的进度，publishProgress 方法会调用 onProgressUpdate 方法，另外此方法需要返回计算结果给 onPostExecute 方法。
onProgressUpdate(Progress...values)，在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生改变时此方法会被调用。
onPostExecute(Resukt result)，在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，其中 result 参数是后台任务的返回值，即 doInBackground 的返回值。

onPreExcute 先执行，接着是 doInBackground，最后才是 onPostExecute。当异步任务被取消时，onCancelled() 方法会被调用，这个时候 onPostExecute 则不会被调用。

2、AsyncTask 在具体的使用过程中的一些限制条件

AsyncTask 的类必须在主线程中加载；
AsyncTask 的对象必须在 UI 线程中创建；
不要在程序中直接调用 onPreExecute、onPostExecute、doInBackground 和 onProgressUpdate 方法。
一个 AsyncTask 对象只能执行一次，即只能调用一次 execute 方法，否则会报运行时异常。
在 Android 1.6之前，AsyncTask 是串行执行任务的，Android 1.6的时候 AsyncTask 开始采用线程池处理并行任务，但是从 Android 3.0开始为了避免 AsyncTask 所带来的并发错误，AsyncTask 又采用一个线程来串行执行任务。但是在 Android 3.0 以及后续的版本中，仍然可以通过 AsyncTask 的 executeOnExecutor 方法来并行地执行任务。

3、AsyncTask 的工作原理 AsyncTask 中有两个线程池(SerialExecutor 和 THREAD_POOL_EXECUTOR) 和一个 Handler(InternalHandler)，线程池 SerialExecutor 用于任务的排队，线程池 THREAD_POOL_EXECUTOR 用于真正地执行任务，InternalHandler 用于将执行环境从线程池切换到主线程。

4、HandlerThread HandlerThread 继承了 Thread，是一种可以使用 Handler 的 Thread, 它的实现就是在 run 方法中通过 Looper.prepare() 来创建消息队列，并通过 Looper.loop() 来开启消息循环。

与普通的 Thread 相比，普通 Thread 主要用于在 run 方法中执行一个耗时任务，而 HandlerThread 在内部创建了消息队列，外界需要通过 Handler 的消息方式来通知 HandlerThread 执行一个具体的任务。

由于 HandlerThread 的 run 方法是一个无限循环，因此当明确不需要在使用 HandlerThread 时，可以通过它的 quit 或者 quitSafely 方法来终止线程的执行。

5、IntentService IntentService 是一种特殊的 Service，继承了 Service 并且是一个抽象类，必须创建它的子类才能使用 IntentService。IntentService可用于执行后台耗时任务，任务执行后会自动停止，并且它的优先级比单纯的线程要高很多，不容易被系统杀死。在实现上，IntentService 封装了 HandlerThread 和 Handler。

Android 中的线程池

线程池的优点

重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销；
能有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞现象；
能够对线程进行简单的管理，并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能。

ThreadPoolExecutor ThreadPoolExecutor 是线程的真正实现。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
              int maximumPoolSize,
              long keepAliveTime,
              TimeUnit unit,
              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
              ThreadFactory threadFactory)

corePoolSize 线程池的核心线程数，默认情况下，核心线程会在线程池中一直存活，及时处于闲置状态。
maximumPoolSize 线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。
keepAliveTime 非核心线程闲置时的超时时长，超过这个时长，非核心线程就会被回收。
unit 用于指定 keepAliveTime 参数的时间单位，这是一个枚举，常用的有 TimeUnit、MILLSECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒) 以及 TimeUnit.MINUTES(分钟)。
workQueue 线程池中的任务队列，通过线程池的 execute 方法提交的 Runnable 对象会存储在这个参数中。
threadFactory 线程工厂，为线程池通过创建新线程的功能。ThreadFactory 是一个接口，只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)。

ThreadPoolExecutor 执行任务时遵循的规则

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；
如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行；
如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务队列已满，这个时候如果线程数量为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。
如果步骤3中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务， ThreadPoolExecutor 会调用 RejectedExecutionHandler 的 rejectedExecution 方法来通知调用者。

线程池的分类

FixedThreadPool 通过 Executors 的 newFixedThreadPool 方法来创建。是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时并不会被回收，除非线程池被关闭。FixedThreadPool 中只有核心线程并且这些核心线程没有超时机制，另外任务队列也是没有大小限制。
CachedThreadPool 通过 Executors 的 newCachedThreadPool 方法来创建。是一种线程数量不定的线程池，只有非核心线程，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE。线程池中的空闲线程都有超时机制，这个超时时长为60秒，超过60秒闲置线程就会被回收。CachedThreadPool 的任务队列相当于一个空集合，这样会导致任何任务都会被立即执行。
ScheduledThreadPool 通过 Executors 的 newScheduledThreadPool 方法来创建。它的核心线程数量是固定的，而非核心线程数是没有限制的，并且当非核心线程闲置时会被立即回收。ScheduledThreadPool 这类线程池主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。
SingleThreadExecutor 通过 Executors 的 newSingleThreadExecutor 方法来创建。这类线程池内部只有一个核心线程，它确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。SingleThreadExecutor 的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步的问题。

系统预置4种线程池的典型使用方法：

Runnable command = new Runnable(){
    @Override
    public void run(){
      SystemClock.sleep(2000);
    }

  ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
  fixedThreadPool.execute(command);

  ExecutorService cachedThreadPool =Executors.newCachedThreadPool();
  cachedThreadPool.execute(command);

  ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);
  // 2000ms 后执行 command
  scheduledThreadPool.schedule(command,2000,TimeUnit.MILLISECONDS);
  // 延迟10ms，每个1000ms执行一次 command
  scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(command,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);

  ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
  singleThreadExecutor.execute(command);

  }

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