• 微信公众号:美女很有趣。 工作之余,放松一下,关注即送10G+美女照片!

Android进阶知识——Android线程和线程池

互联网 diligentman 2周前 (06-08) 8次浏览

文章目录

  • 1.主线程和子线程
  • 2.Android中的线程形态
    • 2.1AsyncTask
    • 2.2AsyncTask的工作原理
    • 2.3HandlerThread
    • 2.4IntentService
  • 3.Android中的线程池
    • 3.1ThreadPoolExecutor
    • 3.2线程池的分类

本章的主题是Android中的线程和线程池。线程在Android中是一个很重要的概念,从用途上来说,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,而子线程则往往用于执行耗时操作。除了Thread本身以外,在Android中可以扮演线程角色的还有很多,比如AsyncTask和IntentService,同时HandlerThread也是一种特殊的线程。尽管AsyncTask、IntentService以及HandlerThread的表现形式都有别于传统的线程,但是它们的本质仍然是传统的线程。对于AsyncTask来说,它的底层用到了线程池,对于IntentService和HandlerThread来说,它们的底层则直接使用了线程。

不同形的线程虽然都是线程,但是它们仍然具有不同的特性和使用场景。AsyncTask封装了线程池和Handler,它主要是为了方便开发者在子线程中更新UI。HandlerThread是一种具有消息循环的线程,在它内部可以使用Handler。IntentService内部采用HandlerThread来执行任务,当任务执行完毕之后IntentService会自动退出。从任务执行的角度来看,IntentService的作用更像是一个后台线程,但是IntentService是一种服务,它不容易被系统杀死从而可以尽量保证任务的执行,而如果是一个后台线程,由于这个时候进程中没有活动的四大组件,那么这个进程的优先级就会非常低,会很容易被系统杀死,这就是IntentService的优点。(当进程中没有活动的四大组件时,会很容易被系统杀死)

在操作系统中,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、即线程不可能无限制地产生,并且线程的创建和销毁都会有相应的开销。当系统中存在大量的线程时,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行,除非线程数量小于等于CPU的核心数,一般来说这是不可能的。试想一下,如果在一个进程中频繁地创建和销毁线程,这显然不是高效的做法。正确的做法是采用线程池,一个线程池中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。

1.主线程和子线程

主线程是指进程所拥有的线程,在java中默认情况下一个进程只有一个线程,这个线程就是主线程。主线程主要处理界面交互相关的逻辑,因为用户随时会和界面发生交互,因此主线程在任何时候都必须有较高的响应速度,否则就会产生一种界面卡顿的感觉。为了保持较高的响应速度,这就要求主线程中不能执行耗时任务,这个时候子线程就派上用场了。子线程也叫工作线程,除了主线程以外的线程都是子线程。

Android沿用了java的线程模型,其中线程也分为主线程和子线程,其中主线程也叫UI线程。主线程的作用是运行四大组件以及处理它们和用户的交互,而子线程的作用则是执行耗时任务,比如网络请求、I/O操作等。从Android3.0开始系统要求网络访问必须在子线程中进行,否则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而出现ANR现象。

2.Android中的线程形态

本节将对Android中的线程形态做一个全面的介绍,除了传统的Thread以外,还包含AsyncTask、HandlerThread以及IntentService,这三者的底层实现也是线程,但是它们具有特殊的表现形式,同时在使用上也各有优缺点。为了简化在子线程中访问UI的过程,系统提供了AsyncTask,本节我们将详细介绍使用AsyncTask时的注意事项,并从源码的角度来分析AsyncTask的执行过程。

2.1AsyncTask

AsyncTask是一种轻量级的异步任务类,它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去更新UI。从实现上来说,AsyncTask封装了Thread和Handler,通过AsyncTask可以更加方便地执行后台任务以及在主线程中访问UI,但是AsyncTask并不适合进行特别耗时的后台任务,对于特别耗时的任务来说,建议使用线程池。

AsyncTask是一个抽象的泛型类,它提供了Params、Progress和Result这三个泛型参数,其中Params表示参数的类型,Progress表示后台任务的执行进度的类型,而Result则表示后台任务的返回结果的类型,如果AsyncTask确实不需要传递具体的参数,那么这三个泛型参数可以用Void来代替。AsyncTask这个类的声明如下所示。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>

AsyncTask提供了4个核心方法,它们的含义如下所示:

  • onPreExecute(),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。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,当后台任务的进度发生改变时此方法会被调用。

  • onPostExecute(Result result),在主线程中执行,在异步任务执行完毕后,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。

上面这几个方法,onPreExecute先执行,接着是doInBackground,最后才是onPostExecute。除了上述四个方法以外,AsyncTask还提供了onCancelled()方法,它同样在主线程中执行,当异步任务被取消时,onCanceled()方法会被调用,这个时候onPostExecute则不会被调用。下面提供一个典型示例,如下所示:

private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {
	protected Long doInBackground(URL... urls) {
		int count = urls.length; 
		long totalSize = 0;
		for (int i=0; i< count; i++) {
			totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
			publishProgress((int) ((i /(float) count) * 100));
			if (isCancelled())
				break;
		}
		return totalSize;
	}
	
	protected void onProgressUpdate (Integer... progress) {
		setProgressPercent(progress[0]);
	}
	
	protected void onPostExecute (Long result) {
		showDialog ("Downloaded" + result + "bytes");
	}

在上面的代码中,实现了一个具体的AsyncTask类,这个类主要用于模拟文件下载的过程,它的输入参数类型为URL,后台任务的进程参数为Integer,而后台任务的返回值结果为Long类型。注意到doInBackground和onProgressUpdate方法它们的参数中均包含…的样,在Java中…表示参数的数量不定,它是一种数组型参数,…的概念和C语言中的…是一致的。当要执行上述下载任务时,可以通过如下方式完成:

new DownloadFilesTask().execute(url1,  ur12, ur13);

在DownloadFilesTask中,diInBackground用来执行具体的下载任务并通过publishProgress方法来更新下载的进度,同时还要判断下载任务是否被外界取消了。当下载任务完成后,doInBackground后返回结果,即下载的总字节数。需要注意的是,doInBackground是在线程池中执行的。onProgressUpdate用于更新界面中下载的进度,它运行在主线程,当publishProgress被调用时,此方法就会被调用。当下载完成后,onPostExecute方法就会被调用,它也是运行在主线程中的,这个时候我们就可以在界面上做出一些提示,比如弹出一个对话框告知用户下载已完成。

AsyncTask在具体的使用过程中也是有一些条件限制的,主要有如下几点:

  • AsyncTask的类必须在主线程中加载,这就意味着第一次访问AsyncTask必须发生在主线程,当然这个过程在Android4.1及以上版本中已经被系统自动完成。在Android5.0的源码中,可以查看ActivityThread的main方法,它会调用AsyncTask的init方法,这就满足了AsyncTask的类必须在主线程中进行加载这个条件了。

  • AsyncTask的对象必须在主线程中创建。

  • execute方法必须在UI线程调用。

  • 不要在程序中直接调用onPreExecute()、onPreExecute、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Android1.6之前,AsyncTask是串行执行任务的,Android1.6的时候AsyncTask开始采用线程池来处理并行任务,但是Android3.0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。尽管如此,在Android3.0以及后续的版本中,我们任然可以通过AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行地执行任务。

2.2AsyncTask的工作原理

为了分析AsyncTask的工作原理,我们从它的execute方法开始分析,execute方法又会调用executeOnExecutor方法,它们的实现如下所示:

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
	return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);//串行的线程池
}

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec, Params... params){
	if (mStatus != Status.PENDING){
		switch (mStatus) {
			case RUNNING:
				throw new IllegalStateException("Cannot execute task:" + "the task is already running.");
			case FINISHED:
				throw new IllegalStateException ("Cannot execute task:"+ "the task has already been executed" + "(a task can be executed only once)");
		}
	}
	mStatus = Status.RUNNING;
	onPreExecute();
	mWorker.mParams = params;
	exec.execute(mFuture);
	return this;
}

在上面的代码中,sDefaultExecutor实际上是一个串行的线程池,一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行,在executeOnExecutor方法中,AsyncTask的onPreExecute方法最先执行,然后线程池开始执行。下面分析线程池的执行过程,如下所示:

public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;

private static class SerialExecutor implements Executor {
	final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
	Runnable mActive;
	
	public synchronized void execute(final Runnable r) {
		mTasks.offer(new Runnable() {
			public void run() {
				try.run();
			} finally {
				scheduleNext();
			}
		)};
		if (mActive == null) {
			scheduleNext();
		}
	}
	
	protected synchronized void scheduleNext() {
		if ((mActive = mTasks.poll() != null) {
			THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
		}
	}
}

从SerialExecutor的实现可以分析AsyncTask的排队执行的过程。首先系统会把AsyncTask的Params参数封装为FutureTask,FutureTask是一个并发类,在这里它充当了Runnable的作用。接着这个FutureTask会交给SerialExecutor的execute方法去处理,SerialExecutor的execute方法首先会把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中,如果这个时候没有正在活动的AsyncTask任务,那么就会调用SerialExecutor的scheduleNext方法来执行下一个AsyncTask任务。同时当一个AsyncTask任务执行完后,AsyncTask会继续执行其他任务直到所有的任务都被执行为止,从这一点可以看出,在默认情况下,AsyncTask是串行执行的。

AsyncTask中有两个线程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一个Handler(InternalHandler),其中线程池SerialExecutor用于任务的排队,而线程池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。在AsyncTask的构造方法中有如下这么一段代码,由于FutureTask的run方法会调用mWorker的call方法,因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行。

mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
	public Result call() throws Exception {
		mTaskInvoked.set(true);
		
		Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
		return postResult(doInBackground(mParams));
	}
};

在mWorker的call方法中,首先将mTaskInvoked设为true,表示当前任务已经被调用过了,然后执行AsyncTask的doInBackground方法,接着将其返回值传递给postResult方法,它的实现如下所示:

private Result postResult(Result result) {
	@SuppressWarnings("unchecked")
	Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE POST RESULT,new AsyncTaskResult<Result> (this, result));
	message.sendToTarget();
	return result;
}

在上面的代码中,postResult方法会通过sHandler发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息,这个sHandler的定义如下所示:

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();

private static class InternalHandler extends Handler {
	@SuppressWarnings({ "unchecked", "RawUseOfParameterizedType" })
	@Override
	public void handleMessage(Message msg) {
		AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
		switch (msg.what) {
			case MESSAGE_POST_RESULT:
				result.mTask.finish(result.mData[0]);
				break;
			case MESSAGE_POST_PROGRESS:
				result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
				break;
		}
	}
}

我们可以发现,sHandler是一个静态的Handler对象,为了能够将执行环境切换到主线程,这就要求sHandler这个对象必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化,因此这就变相要求AsyncHandler的类必须在主线程中加载,否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。sHandler收到MESSAGE_POST_RESULT这个消息后会调用AsyncTask的finish方法,如下所示:

private void finish(Result result) {
	if (isCancelled()) {
		onCancelled(result);
	} else {
		onPostExecute(result);
	}
	mStatus = Status.FINISHED;
}

AsyncTask的finish方法的逻辑比较简单,如果AsyncTask被取消执行了,那么就调用onCancelled方法,否则就会调用onPostExecute方法,可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法,到这里AsyncTask的整个工作过程就分析完毕了。

通过分析AsyncTask的源码,可以进一步确定,从Android3.0开始,默认情况下AsyncTask的确是串行执行的,如果你想要AsyncTask在Android3.0及以上的版本上并行,可以采用AsyncTask的executeOnExecutor方法(需要注意的是这个方法是Android3.0新添加的方法,并不能在低版本上使用)。

2.3HandlerThread

HandlerThread继承了Thread,它是一种可以使用Handler的Thread,它的实现也很简单,就是在run方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列,并通过Looper.loop()来开且消息循环,这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了。HandlerThread的run方法如下所示:

public void run() {
	mTid = Process.myTid();
	Looper.prepare();
	synchronized (this) {
		mLooper = Looper.myLooper();
		notifyAll();
	}
	Process.setThreadpriority(mPriority);
	onLooperPrepared();
	Looper.loop();
	mTid = -1;
}

从HandlerThread的实现来看,它和普通的Thread有显著的不同之处。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,因此当明确不需要再使用HandlerThread时,可以通过它的quit或者quitSafely方法来终止线程的执行,这是一个良好的编程习惯。

2.4IntentService

IntentService可用于执行后台耗时的任务,当任务执行后它会自动停止,同时由于IntentService是服务的原因,这导致它的优先级比单纯的线程要高得多,所以IntentService比较适合执行一些高优先级的后台任务,因为它优先级高不容易被系统杀死。在实现上,IntentService封装了HandlerThread和Handler,这一点可以从它的onCreate方法中看出来,如下所示:

public void onCreate() {
	super.onCreate();
	HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService [" + mName + "]");
	thread.start();
	
	mServiceLooper = thread.getLooper();
	mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}

当IntentService被第一次启动时,它的onCreate方法会被调用,onCreate方法会创建一个HandlerThread,然后使用它的Looper来构造一个Handler对象mServiceHandler,这样通过mServiceHandler发送的消息最终都会在HandlerThread中执行,从这个角度来看,IntentService也可以用于执行后台任务。每次启动IntentService,它的onStartCommand方法就会调用一次,IntentService在inStartCommand中处理每个后台任务的Intent。下面我们看一下onStartCommand方法是如何处理外界的Intent的,onStartCommand调用了onStart,onStart方法的实现如下所示:

public void onStart(Intent intent, int startId) {
	Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
	msg.arg1 = startId;
	msg.obj = intent;
	mServiceHandler.sendMessage(msg);
}

IntentService仅仅是通过mServiceHandler发送了一个消息,这个消息会在HandlerThread中被处理。mServiceHandler收到消息后,会将Intent对象传递给onHandlerIntent方法去处理。注意这个Intent对象的内容和外界的startService(intent)中的intent的内容是完全一致的,通过这个Intent对象即可解析出外界启动IntentService时所传递的参数,通过这些参数就可以区分具体的后台任务,这样在onHandlerIntent方法中就可以对不同的后台任务做处理了。当onHandlerIntent方法执行结束后,IntentService会通过stopSelf(int startId)方法来尝试停止服务。这里之所以采用stopSelf(int startId)而不是stopSelf()来停止服务,是因为stopSelf()会立刻停止服务,而这个时候可能还有其他消息未处理,stopSelf(int startId)则会等待所有的消息都处理完毕后才终止服务。ServiceHandler的实现如下所示:

private final class ServiceHandler extends Handler{
	public ServiceHandler(Looper looper) {
		super(looper);
	}
	
	@Override
	public void handleMessage(Message msg) {
		onHandleIntent((Intent)msg.obj);
		stopSelf(msg.arg1);
	}
}

IntentService的onHandlerIntent方法是一个抽象方法,它需要我们在子类中实现,它的作用是从Intent参数中区分具体的任务并执行这些任务。如果目前只存在一个后台任务,那么onHandlerIntent方法执行完这个任务后,stopSelf(int startId)就会直接停止服务;如果目前存在多个后台任务,那么当onHandlerIntent方法执行完最后一个任务时,stopSelf(int startId)才会直接停止服务。另外,由于每执行一个后台任务就必须启动一次IntentService,而IntentService内部则通过消息的方式向HandlerThread请求执行任务,Handler中的Looper是顺序处理消息的,这就意味着IntentService也是顺序执行后台任务的,当有多个后台任务同时存在时,这些后台任务会按照外界的发起顺序排队执行。

下面通过一个示例来进一步说明IntentService的工作方式,首先派生一个IntentService的子类,比如LocalIntentService,它的实现如下所示:

public class LocalIntentService extends IntentService {
	private static final String TAG = "LocalIntentService";
	
	public LocalIntentService() {
		super(TAG);
	}
	
	@Override
	protected void onHandleIntent(Intent intent) (
		String action = intent. getStringExtra("task_action");
		Log.d(TAG,"receive task :" + action);
		SystemClock.sleep(3000);
		if ("com.ryg.action.TASK1".equals(action)) {
			Log.d(TAG, "handle task:" + action);
		}
	}
	
	@Override
	public void onDestroy(){
		Log.d(TAG, "service destroyed.");
		super.onDestroy();
	}
}

在onHandlerIntent方法会从参数中解析出后台任务的标识,即task_action字段所代表的内容,然后根据不同的任务标识来执行具体的后台任务。这里为了简单起见,直接通过SystemClock.sleep(3000)来休眠3000毫秒从而模拟一种耗时的后台任务,另外为了验证IntentService的停止时机,这里在onDestory()中打印了一句日志。LocalIntentService实现完成了以后,就可以在外界请求执行后台任务了,在下面的代码中先后发起了3个后台任务请求:

Intent service = new Intent(this, LocalIntentService.class);
service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK1");
startService(service);
service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK2");
startService(service);
service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK3");
startService(service);

运行程序,观察日志,如下所示:

05-17 17:08:23.186 E/dalvikvm(25793): threadid=11: calling run (), name=IntentService [Local IntentService]
05-17 17:08:23.196 D/LocalIntentService(25793): receive task :com.ryg.action.TASK1
05-17 17:08:26.199 D/LocalIntentService(25793): handle task: com.ryg.action.TASK1
05-17 17:08:26.199 D/LocalIntentService(25793): receive task : com.ryg.action.TASK2
05-17 17:08:29.192 D/LocalIntentService(25793): receive task :com.ryg.action.TASK3
05-17 17:08:32.205 D/LocalIntentervice(25793): service destroyed.
05-17 17:08:32 .205 E/dalvikvm(25793): threadid-11: exiting, name=IntentService [LocalIntentService]

从上面的日志可以看出,三个后台任务是排队执行的,它们的执行顺序就是它们发起请求的顺序,即TASK1、TASK2、TASK3。另外一点就是当TASK3执行完毕后,LocalIntentService才真正地停止,从日志中可以看出LocalIntentService执行了onDestory(),这也就意味着服务正在停止。

3.Android中的线程池

提到线程池就必须先说一下线程池的好处,相信读者都有所体会,线程池的优点可以概括为以下三点:

  • 重用线程池中的线程,避免应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重大并发数,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

Android中的线程池的概念来源于Java中的Executor,Executor是一个接口,真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor提供了一系列参数来配置线程池,通过不同的参数可以创建不同的线程池,从线程池的功能特性上来说,Android的线程池主要分为4类,这4类线程池可以通过Executors所提供的工厂方法来得到。由于Android中的线程池都是直接或间接通过配置ThreadPoolExecutor来实现的,因此在介绍它们之前需要先介绍ThreadPoolExecutor。

3.1ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现,它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池。下面介绍ThreadPoolExecutor的构造方法中各个参数的含义,这些参数将会直接影响到线程池的功能特性,下面是ThreadPoolExecutor的一个比较常用的构造方法:

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,即使它们处于闲置状态。如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true,那么闲置的核心线程在等待新任务到来时会有超时策略,这个时间间隔由keepAliveTime所指定,当等待时间超过KeepAliveTime所指定的时长后,核心线程就会被终止。

  • 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

非核心线程闲置的超时时长,超过这个时长,非核心线程就会被回收。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true时,keepAliveTime同样会作用于核心线程。

  • unit

用于指定keepAliveTime参数的时间单位,这是一个枚举,常用的有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)以及TimeUnit.MINUTES(分钟)等。

  • 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,为线程提供创建新线程的功能。ThreadFactory是一个接口,它只有一个方法:Thread newThread(Runnable r)。

除了上面的这些主要参数外,ThreadPoolExecutor还有一个不常用的参数RejectedExecutionHandler handler。当线程池无法执行新任务时,这可能是由于任务队列已满或者是无法成功执行任务,这个时候ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectedExecution方法来通知调用者,默认情况下rejectedExecution方法会直接抛出一个RejectedExecutionException。ThreadPoolExecutor为RejectedExecutionHandler提供了几个可选值:CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy,其中AbortPolicy是默认值,它会直接抛出RejectedExecutionException,由于handler这个参数不常用,这里就不再具体介绍了。

ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下规则(核心线程 > 任务队列 > 非核心线程):

(1) 如果线程池中的核心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。

(3) 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未达到线程池规定的最大值,那么就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。

ThreadPoolExecutor的参数配置在AsyncTask中有明显的体现,下面是AsyncTask中的线程池的配置情况:

private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
private static final int CORE_POOL_SIZE = CPU_COUNT + 1;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
private static final int KEEP ALIVE = 1;

private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
	private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
	
	public Thread newThread(Runnable r) {
		return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
	}
};

private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
	
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

从上面的代码可以知道,AsyncTask对THREAD_POOL_EXECUTOR这个线程池进行了配置,配置后的线程池规格如下:

  • 核心线程数等于CPU核心数 + 1;

  • 线程池的最大线程数为CPU核心数的2倍 + 1;

  • 核心线程无超时机制,非核心线程在闲置时的超时时间为1秒;

  • 任务队列的容量为128。

3.2线程池的分类

在上一节中我们对ThreadPoolExecutor的配置细节进行了详细的介绍,本节将接着介绍Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池,它们都直接或间接地通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性,这四类线程池分别为FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool以及SingleThreadExecutor。

1.FixedThreadPool

通过Executors的newFixedThreadPool方法来创建。它是一种线程数量固定的线程池,当线程处于空闲状态时,它们并不会被回收,除非线程池被关闭了。当所有的线程都处于活动状态时,新任务都会处于等待状态,直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程并不会被回收,这就意味着它能够更快地响应外界的请求。newFixedThreadPool方法的实现如下,可以发现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的。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
	return new ThreadPoolExecutor (nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

2.CachedThreadPool

通过Executors的newCachedThreadPool方法来创建。它是一个线程数量不定的线程池,它只有非核心线程,并且最大线程数为Integer.MAX_VALUE。由于Integer.MAX_VALUE是一个很大的数,实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程中的线程都处于活动状态时,线程池会创建新的线程来处理新任务,否则就会利用空闲线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时机制,这个时长为60秒,超过60秒闲置线程就会被回收。和FixedThreadPool不同的是,CachedThreadPool的任务队列其实相当于一个空集合,这将导致任何任务都会立即被执行,因为在这种情况下SynchronousQueue是无法插入任务的。SynchronousQueue是一个非常特殊的队列,在很多情况下可以把它简单理解为一个无法存储元素的队列。从CachedThreadPool的特性来看,这类线程比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时,线程池中的线程都会超时而被停止,这个时候CachedThreadPool之中实际上是没有任何线程的,它几乎是不占用任何系统资源的。newCachedThreadPool方法的实现如下所示:

public static Executorservice newCachedThreadPool() {
	return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L,TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
}

3.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,newScheduledThreadPool方法的实现如下:

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
	return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
	super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedWorkQueue());
}

4.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问题。newSingleThreadExecutor方法的实现如下所示:

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
	return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

上面对Android中常见的4种线程池进行了详细的介绍,除了上面系统提供的4类线程池外,也可以根据实际需要灵活地配置线程池。下面的代码演示了系统预置的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);

ScheduledExecutorServices cheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);//善于执行定时任务及具有固定周期的重复任务
scheduledThreadPool.schedule(command, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);//2000ms后执行command
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(command, 10, 100, TimeUnit.MILLI_SECONDS);//延迟10ms后,每隔1000ms执行一次command

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


程序员灯塔
转载请注明原文链接:Android进阶知识——Android线程和线程池
喜欢 (0)