第11章 Android的线程和线程池

11.1 主线程和子线程

  1. Android中的主线程主要处理和界面相关的事情,而子线程则往往用于执行耗时操作,如网络/IO操作等。线程的创建和销毁的开销较大,所以如果一个进程要频繁地创建和销毁线程的话,都会采用线程池的方式。
    1. 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。
    2. HandlerThread是一种具有消息循环的线程,在它的内部可以使用Handler。
    3. IntentService是一个服务,它内部采用HandlerThread来执行任务,当任务执行完毕后就会自动退出。因为它是服务的缘故,所以和后台线程相比,它比较不容易被系统杀死。

11.2 Android中的线程形态

11.2.1 AsyncTask

  1. AsyncTask是一个抽象泛型类,它提供了Params、Progress、Result三个泛型参数,如果task确实不需要传递具体的参数,那么都可以设置为Void。下面是它的四个核心方法,其中doInBackground不是在主线程执行的。
    1. onPreExecute() 主线程执行,异步任务执行之前调用
    2. doInBackground(Params.. params) 线程池中运行,执行异步任务,可以使用publishProgress更新认为进度。此方法需要返回计算结果给onPostExecute()
    3. onProgressUpdate(Progress... values) 主线程执行,publishProgress会调用onProgressUpdate
    4. onPostExecute(Result result)主线程运行,result是后台任务doInBackgroud的返回值
    5. onCancelled() 当异步任务被取消时会调用,此时不调用onPostExceute
  2. 一些限制:
    1. AsyncTask类必须在主线程中加载(4.1后无需考虑)
    2. AsyncTask对象必须在主线程创建
    3. execute必须在UI线程调用
    4. 不能直接调用那些回调
    5. 一个Async对象只能execute一次。
  3. AsyncTask的原理
    1. AsyncTask中有两个线程池:
      1. SerialExecutor:用于任务的排队,默认是串行的线程池
      2. THREAD_POOL_EXECUTOR。用于真正执行任务。
    2. AsyncTask中有一个Handler,即InternalHandler,用于将执行环境从线程池切换到主线程。AsyncTask内部就是通过InternalHandler来发送任务执行的进度以及执行结束等消息。
    3. AsyncTask的排队执行过程:
      1. 系统先把参数Params封装为FutureTask对象,它相当于Runnable;
      2. 接着将FutureTask交给SerialExecutor的execute方法,它先把FutureTask插入到任务队列tasks中
      3. 如果这个时候没有正在活动的AsyncTask任务,那么就会执行下一个AsyncTask任务,同时当一个AsyncTask任务执行完毕之后,AsyncTask会继续执行其他任务直到所有任务都被执行为止。——串行执行

11.2.2 HandlerThread

  1. HandlerThread的run方法中有Looper,也就是说HandlerThread内部创建了消息队列,是一个无限循环
  2. HandlerThread的用途
    1. 用于串行异步通信。比如我将一个Handler与HandlerThread对应,那么我就可以将业务通过Handler.post交给HanderThread去做
    2. IntentService
  3. 当明确不需要HandlerThread时,要通过quit()和quitsafely()来终止线程运行

11.2.3 IntentService

  1. IntentService是一个继承自Service的抽象类,要使用它就要创建它的子类。
  2. IntentService适合执行一些高优先级的后台任务,这样不容易被系统杀死。
  3. 每执行一次后台任务,就必须启动一次IntentService(startService)。
  4. IntentService的后台任务业务代码,仅需要在onHandlerIntent中处理即可。
  5. 若只存在一个后台任务,onHandlerIntent方法执行完任务后,stopSelf会直接停止服务;若存在多个后台任务,当onHandlerIntent执行完最后一个任务后,stopSelf才会停止任务。——IntentService在多任务的情况下,onDestroy只执行一次
  6. IntentService的原理
    1. IntentService的onCreate方法中会创建HandlerThread,并使用HandlerThread的Looper来构造一个Handler对象ServiceHandler,这样通过ServiceHandler对象发送的消息最终都会在HandlerThread中执行。
    2. IntentService会将任务请求的Intent封装到Message中,通过ServiceHandler发送给HandlerThread的MessageQueue,在ServiceHandler的handleMessage方法中会调用IntentService的抽象方法onHandleIntent。因此,后台任务的逻辑在onHandlerIntent中处理即可。

11.3 Android中的线程池

  1. 线程池的好处
    1. 重用线程,避免线程的创建和销毁带来的性能消耗
    2. 有效控制线程池的并发,避免线程之间抢资源带来的阻塞
    3. 线程管理,提供定时/循环间隔执行等功能
  2. Executor是一个接口,真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor提供了很多参数来配置线程池,android的线程池都是通过Executors所提供的工厂方法来得到的。
  3. ThreadPoolExecutor的构造参数
    1. corePoolSize:核心线程数,默认情况下,核心线程会在线程中一直存活;
    2. maximumPoolSize:最大线程数,当活动线程数达到这个数值后,后续的任务将会被阻塞RejectedExecutionHandler;
    3. keepAliveTime:非核心线程闲置时的超时时长,超过这个时长,闲置的非核心线程就会被回收;
    4. unit:用于指定keepAliveTime参数的时间单位,有TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等;
    5. workQueue: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;
    6. threadFactory:线程工厂,为线程池提供创建新线程的功能。它是一个接口,它只有一个方法Thread newThread(Runnable r);
    7. RejectedExecutionHandler:当线程池无法执行新任务时,可能是由于任务队列已满或者是无法成功执行任务,这个时候就会调用这个Handler的rejectedExecution方法来通知调用者,默认情况下,rejectedExecution会直接抛出一个rejectedExecutionException。
  4. ThreadPoolExecutor执行任务的规则:
    1. 如果线程池中的线程数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的任务队列中,可能是任务队列已满,这个时候如果线程数量没有达到规定的最大值,那么会立刻启动非核心线程来执行这个任务;
      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。
  5. Android中的4类ThreadPoolExecutor
    1. FixedThreadPool:线程数量固定的线程池,它只有核心线程,maximumPoolSize无限制
    2. CachedThreadPool:线程数量不固定的线程池,它只有非核心线程,maximumPoolSize无限制,keepAliveTime 60s
    3. ScheduledThreadPool:核心线程数量固定,maximumPoolSize无限制,主要用于执行定时任务和具有固定周期的任务,可以替代Timer;
    4. SingleThreadPool:只有一个核心线程的线程池,确保了所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。
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