[學習筆記]Android開發藝術探索:Android的線程和線程池

在Android系統,線程主要分爲主線程和子線程,主線程處理和界面相關的事情,而子線程一般用於執行耗時操作。

在Android中,線程的形態有很多種:

​ i. AsyncTask封裝了線程池和Handler。

​ ii. HandlerThread是具有消息循環的線程,內部可以使用handler

​ iii. IntentService是一種Service,內部採用HandlerThread來執行任務,當任務執行完畢後IntentService會自動退出。由於它是一種Service,所以不容易被系統殺死

操作系統中,線程是操作系統調度的最小單元,同時線程又是一種受限的系統資源,其創建和銷燬都會有相應的開銷。同時當系統存在大量線程時,系統會通過時間片輪轉的方式調度每個線程,因此線程不可能做到絕對的併發,除非線程數量小於等於CPU的核心數。

頻繁創建銷燬線程不明智,使用線程池是正確的做法。線程池會緩存一定數量的線程, 通過線程池就可以避免因爲頻繁創建和銷燬線程所帶來的系統開銷。

主線程和子線程

  1. 主線程主要處理界面交互邏輯,由於用戶隨時會和界面交互,所以主線程在任何時候都需要有較高響應速度,則不能執行耗時的任務;
  2. android3.0開始,網絡訪問將會失敗並拋出NetworkOnMainThreadException這個異常, 這樣做是爲了避免主線程由於被耗時操作所阻塞從而現ANR現象

Android的線程形態

AsyncTask

三個參數(都可爲Void):

  • Params:參數
  • Progress:執行進度
  • Result:返回值

四個方法 :

  • onPreExecute() 主線程執行,異步方法執行前調用。
  • doInBackground(Params…params) 線程池中執行,用於執行異步任務;在方法內部用publishProgress 來更新任務進度。
  • onProgressUpdate(Progress…value)主線程執行,後臺任務進度狀態改變時被調用。
  • onPostExecute(Result result) 主線程執行,異步任務執行之後被調用

執行順序: onPreExecute->doInBackground->onPostExecute 如果取消了異步任務,會回調onCancelled(),onPostExecute則不會被調用

AsyncTask的類必須在主線程加載,Android4.1及以上已經被系統自動完成了;AsyncTask對象必須在主線程創建;execute方法需要在UI線程調用;一個AsyncTask對象只能調用一次;Android1.6之前串行執行,Android1.6採用線程池並行處理任務,Android3.0開始,採用一個線程執行任務,但也可以通過executeOnExecutor方法來並行執行任務。

AsyncTask中有兩個線程池(SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR)和一個InternalHandler,其中線程池SerialExecutor用於任務排隊,THREAD_POOL_EXECUTOR用於真正執行任務,InternalHandler用於將執行環境切換到主線程

AsyncTask的排隊過程:系統首先會把AsyncTask的Params參數封裝成FutureTask對象,它充當Runnable的作用,接下來這個FutureTask會交給SerialExecutor的execute方法處理,execute方法首先會把FutereTask對象插入到任務隊列mTasks中去;如果沒有正在活動的AsyncTask任務,就會執行下一個AsyncTask任務;同時當一個AsyncTask任務執行完成後,AsyncTask會繼續執行其他任務直到所有任務都執行爲止,可以看出默認情況,AsyncTask是串行執行的(Android3.0後)。

HandlerThread

HandlerThread繼承了Thread,是一種可以使用Handler的Thread;

在run方法中通過looper.prepare()來開啓消息循環,這樣就可以在HandlerThread中創建Handler了;

外界可以通過一個Handler的消息方式來通知HandlerThread來執行具體任務;

確定不使用之後,可以通過quit或quitSafely方法來終止線程執行;具體使用場景是IntentService。

IntentService

IntentSercie是一種特殊的Service,繼承了Service並且是抽象類,任務執行完成後會自動停 止,優先級遠高於普通線程,適合執行一些高優先級的後臺任務;

IntentService封裝 了 HandlerThread 和 Handler

  1. onCreate 方法自動創建一個HandlerThread
  2. 然後用它的Looper構造了一個Handler對象 mServiceHandler ,這樣通過mServiceHandler發送的消息都會在HandlerThread執行;
  3. IntentServiced的 onHandlerIntent 方法是一個抽象方法,需要在子類實現, onHandlerIntent方法執行後,stopSelt(int startId)就會停止服務,如果存在多個後臺任 務,執行完最後一個stopSelf(int startId)纔會停止服務。

Android線程池

優點:

  1. 重用線程池的線程,減少線程創建和銷燬帶來的性能開銷
  2. 控制線程池的最大併發數,避免大量線程互相搶系統資源導致阻塞
  3. 提供定時執行和間隔循環執行功能

Executor是一個接口,線程池的具體實現在ThreadPoolExecutor;它提供了一系列的參數來配置線程池Android的線程池大部分都是通過Executor提供的工廠方法創建的。

ThreadPoolExecutor常見構造參數:

  • corePoolSize: 線程池的核心線程數,默認情況下,核心線程會一直存活(設置了超時機制除外, allowCoreThreadTimeOut屬性爲true時開啓)

  • maxinmumPoolSize: 線程池能容納的最大線程數,當活動的線程達到這個數值之後,後續新任務會被阻塞

  • keepAliveTime: 非核心線程閒置的超時時長,超過這個時長,非核心線程就會被回收,當allowCoreThreadTimeOut爲true時,keepAliveTime同樣作用於核心線程。

  • unit:keepAliveTime的時間單位,這是一個枚舉,常用有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)、TimeUnit.MINUTES(分鐘)

  • workQueue: 線程池中的任務隊列,通過execute方法提交的Runnable對象會存儲在這個參數中

  • threadFactory: 線程工廠,爲線程池提供創建線程的功能,是個接口,提供Thread newThread(Runnable r)方法

  • RejectedExecutionHandle:當線程池無法執行新任務時,可能由於線程隊列已滿或無法成功執行任務,這時候 ThreadPoolExecutor會調用handler的rejectedExecution的方法,默認會拋出RejectedExecutionException

ThreadPoolExecutor執行任務大致遵循如下規則:

  1. 如果線程池中的線程數量未達到核心線程的數量,那麼會直接啓動一個核心線程來執行任務
  2. 如果線程池中的線程數量已經達到或超過核心線程數量,那麼任務會被插入到任務隊列中排隊等待執行
  3. 如果步驟2中無法將任務插入到任務隊列中,往往是因爲任務隊列已滿,這個時候如果線程數量未達到線程池規定的最大值,那麼會立刻啓動一個非核心線程來執行任務
  4. 如果步驟3中線程數量達到線程池規定的最大值,線程池會拒絕執行任務,並會調用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法來通知調用者

AsyncTask的THREAD_POOL_EXECUTOR線程池配置:

  1. 核心線程數等於CPU核心數+1
  2. 線程池最大線程數爲CPU核心數的2倍+1
  3. 核心線程無超時機制,非核心線程的閒置超時時間爲1秒
  4. 任務隊列容量是128

常見的4個線程池:

FixedThreadPool:線程數量固定的線程池,當所有線程都處於活動狀態時,新任務會處於等待狀態,只有核心線程並且不會回收(無超時機制),能快速的響應外界請求。

CachedThreadPool:線程數量不定的線程池,最大線程數爲Integer.MAX_VALUE(相當於任意大),當所有線程都處於活動狀態時,會創建新線程來處理任務;線程池的空閒進程超時時長爲60秒,超過就會被回收;任何任務都會被立即執行,適合執行大量的耗時較少的任務。

ScheduledThreadPool:核心線程數量固定,非核心線程數量無限制,非核心線程閒置時會被立刻回收,用於執行定時任務和具有固定週期的重複任務。

SingleThreadExecutor:只有一個核心線程,所有任務都在這個線程中串行執行,不需要處理線程同步問題

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