Android的线程和线程池

来源：互联网发布：info.php探针漏洞编辑：程序博客网时间：2024/06/08 05:26

一、Android中线程形态

1.AsyncTask

AsyncTask是一个轻量级的异步任务类，它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封装了Thread和Handler,通过它可以更加方便得执行后台任务以及在主线程中访问UI，但是它并不适合特别耗时的后台任务，特别耗时的任务建议使用线程池。

/**     * 参数类型，后台任务进度，结果返回类型     */    private class Task extends AsyncTask<Integer,Integer,String>{        @Override        protected void onPreExecute() {            super.onPreExecute();            //在主线程中执行，在异步任务执行之前此方法被调用，一般做一些准备工作        }        @Override        protected String doInBackground(Integer... params) {            return null;            //在线程池中执行            //publishProgress()此方法来更新任务进度            //publishProgress会调用onProgressUpdate方法        }        @Override        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {            super.onProgressUpdate(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被调用        }        @Override        protected void onPostExecute(String s) {            super.onPostExecute(s);            //在主线程中执行，当异步任务执行之后，才方法被调用        }        @Override        protected void onCancelled() {            super.onCancelled();            //当异步任务被取消是调用，这个时候onPostExecute不会被调用。        }    }

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));                // Escape early if cancel() is called                if (isCancelled())                    break;            }            return totalSize;        }        protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {            // setProgressPercent(progress[0]);        }        protected void onPostExecute(Long result) {            // showDialog("Downloaded " + result + " bytes");        }    }new DownloadFilesTask().execute(new URL("http://www.baidu.com"),                    new URL("http://www.renyugang.cn"));

AsyncTask使用时一些条件限制：

AsyncTask的类必须在主线程中加载，这意味着第一次访问AsyncTask必须发生在主线程。
AsyncTask的对象必须在主线程中创建。
execute方法必须在UI线程中调用。
不要在程序中直接调用onPreExecute，doInBackground，onProgressUpdate，onPostExecute方法
一个Asyncask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报错。
在Android1.6之前，Asyncask是串行执行的，Android1.6的时候采用线程池处理任务，但是在Android3.0开始，为了Asyncask带来的并发错误，Asyncask又采用一个线程来串行执行任务。在Android3.0以及后续版本中，我们任然能通过Asyncask的executeOnExecutor方法来并行的执行任务。

2.Asyncask的工作原理

 @MainThread    public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);    }

@MainThread    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;    }

Asyncask种有两个线程池，SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR和一个handler（InternalHandler）,其中SerialExecutor负责任务的排队，THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正执行任务，InternalHandler用于将执行环境由线程池切换到主线程。

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 {                        r.run();                    } finally {                        scheduleNext();                    }                }            });            if (mActive == null) {                scheduleNext();            }        }        protected synchronized void scheduleNext() {            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);            }        }    }

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;    static {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;    }

private static class InternalHandler extends Handler {        public InternalHandler() {            super(Looper.getMainLooper());        }        @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})        @Override        public void handleMessage(Message msg) {            AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;            switch (msg.what) {                case MESSAGE_POST_RESULT:                    // There is only one result                    result.mTask.finish(result.mData[0]);                    break;                case MESSAGE_POST_PROGRESS:                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);                    break;            }        }    }

3.HandlerThread

HandlerThread继承了Thread,它是一种可以使用Handler的Thread

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

它和普通的Thread的区别在于：普通的Thread主要用于在run方法中执行一些耗时的操作，而HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方法来通知HandlerThread执行一个具体的任务。

4.IntentService

IntentService是一种特殊的Service,它继承了Service并且它是一个抽象类，因此必须创建它的子类才能使用IntentService。IntentService可以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很多，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，实际上，IntentService封装了HandlerThread和Handler,这一点可以从它的onCreate方法中看出

@Override    public void onCreate() {        // TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock        // during processing, and to have a static startService(Context, Intent)        // method that would launch the service & hand off a wakelock.        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方法创建一个HandlerThread ，然后使用它的Looper来构造一个Handler对象，这样通过handler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，它的onStartCommand方法会被调用一次，IntentService在onStartCommand中处理每一个后台任务的Intent

@Override    public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {        onStart(intent, startId);        return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;    }

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

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);        }    }

 @WorkerThread    protected abstract void onHandleIntent(@Nullable Intent intent);

IntentService通过handler发送一个消息，这个消息的内容就是那个intent，这个消息会在HandlerThread中被处理。handler收到消息后会将交给onHandleIntent来处理。这个intent对象和外界的startService(intent)中的intent内容是一样的，这样就可以得到外界传入的intent，然后再在onHandleIntent对不同的后台进行处理。当onHandleIntent方法执行结束后，IntentService会通过stopSelf(int startId)方法来尝试停止服务，这里不用stopSelf（）因为stopSelf（）会立刻终止服务，而stopSelf(int startId)会等待所有的消息都处理完毕后才终止服务。

onHandleIntent是一个抽象的方法，要其子类去实现。
每执行一个后台任务就必须启动一次IntentService，而IntentService内部是通过发送消息的方式向HandlerThread请求执行任务的，Hanlder的looper是按顺序处理消息的，所以IntentService也是按顺序执行后台任务的。
案例见405.

二、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带来的性能的开销。
能够有效的控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因相互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。

1.ThreadPoolExecutor
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。

 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，即便它处于闲置状态。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，这个事件间隔由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之后，后续的新任务将被阻塞。
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，将ThreadPoolExecutorallowCoreThreadTimeOut属性设置为true，这个值就作用与核心线程了。
TimeUnit ：用于指定keepAliveTime参数的时间单位：TimeUnit .MULLISECONDS毫秒，TimeUnit .SECONDS秒，TimeUnit .MINUTES分钟
BlockingQueue< Runnable > 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);
RejectedExecutionHandler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方法会抛出一个RejectedExecutionException这个不怎么常用，具体看书。

ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循以下原则：

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。
如果步骤二无法将任务插入任务队列中，这往往由于任务队列已满，这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务。
如果步骤三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的rejectedExecution方法来通知使用者。

AnsyTask中使用到的线程池

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {    private static final String LOG_TAG = "AsyncTask";    private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();    // We want at least 2 threads and at most 4 threads in the core pool,    // preferring to have 1 less than the CPU count to avoid saturating    // the CPU with background work    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;    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);    /**     * An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.     */    public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;    static {        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;    }

配置的线程池规格如下：

核心线程数最少是2个，最多是四个；
线程池最大线程数是CPU核心数的2倍+1；
核心线程无超时限制，非核心线程的超时时间是30秒.
任务队列的容量是128

2.线程池的分类
Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池，它们都直接或间接的通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性，这四类线程池分别是：
FixedThreadPool，CachedThreadPool，ScheduledThreadPool以及SingleThreadPool。

FixedThreadPool

源码

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

它是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态，它们并不会被回收，除非线程池关闭了。当所有的线程都处于活动状态，新任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且核心线程不会被回收，以为着能更快相应外界请求，这里核心线程没有超时限制，任务队列也没有大小限制。

Runnable command = new Runnable() {            @Override            public void run() {                SystemClock.sleep(2000);            }        };        ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);        fixedThreadPool.execute(command);

CachedThreadPool

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

它是一个线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且最大线程数是Integer.MAX_VALUE，相当于最大线程数可以任意大。当线程池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，否则会利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时机制，时长为60秒，闲置超过60秒就会被回收，任务队列SynchronousQueue相当于一个空集合，导致任何任务都会被立即执行。
它适合执行大量耗时较少的任务。

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

ScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);    } public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,              new DelayedWorkQueue());    }

它的核心线程数量是固定的，非核心线程的数量是没有限制的，并且当非核心线程闲置时会被立即回收，主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

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

SingleThreadPool

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

它内部只有一个核心线程，它确保所有任务都在同一个线程中按顺序执行，意义在于统一外界所有任务到一个线程中，主要就不需要处理线程同步的问题了。

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

0 0