一骚揍、主線程和子線程
1、概述
含義：線程是CPU調(diào)度的最小單元信不。
特點(diǎn)：線程是一種受限的系統(tǒng)資源。即線程不可無(wú)限制的產(chǎn)生且線程的創(chuàng)建和銷毀都有一定的開(kāi)銷硫戈。
分類:
按用途可分為兩類：
- 主線程：一般一個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)主線程丁逝，主要處理界面交互相關(guān)的邏輯梭姓。
- 子線程：除主線程之外都是子線程誉尖，主要用于執(zhí)行耗時(shí)操作。
按形態(tài)可分為三類：
- AsyncTask：底層封裝了線程池和Handler琢感，便于執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)以及在主線程中進(jìn)行UI操作探熔。
- HandlerThread：一種具有消息循環(huán)的線程诀艰，其內(nèi)部可使用Handler。
- IntentService：是一種異步暗甥、會(huì)自動(dòng)停止的服務(wù)，內(nèi)部采用HandlerThread虽风。
Q：如何避免頻繁創(chuàng)建和銷毀線程所帶來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)銷辜膝？
A：采用線程池，池中會(huì)緩存一定數(shù)量的線程茎毁，進(jìn)而達(dá)到效果七蜘。Android 中的線程池來(lái)源于Java，主要通過(guò)Executor來(lái)派生特定類型的線程池扮念。
二碧库、Android中的線程形態(tài)
除了傳統(tǒng)的Thread以外嵌灰，還包含AsyncTask，HandlerThread以及IntentService迁匠，這三者底層實(shí)現(xiàn)也是線程柒瓣。
1吠架、AsyncTask
1. AsyncTask是一種輕量級(jí)的異步任務(wù)類傍药，它可以在線程池中執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)。
在Android中實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)機(jī)制有兩種方式：Handler和AsyncTask拣挪。
- Handler機(jī)制存在的問(wèn)題：代碼相對(duì)臃腫俱诸；多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行時(shí)不易精確控制線程睁搭。
- 引入AsyncTask的優(yōu)點(diǎn)：創(chuàng)建異步任務(wù)更簡(jiǎn)單园骆，直接繼承它可方便實(shí)現(xiàn)后臺(tái)異步任務(wù)的執(zhí)行和進(jìn)度的回調(diào)更新UI，而無(wú)需編寫(xiě)任務(wù)線程和Handler實(shí)例就能完成相同的任務(wù)锄码。
2. AsyncTask是抽象的泛型類，其組成成員有：
三個(gè)泛型參數(shù)：
Params：表示執(zhí)行AsyncTask需要傳入的參數(shù)痛悯，可用于在后臺(tái)任務(wù)中使用灸蟆；
Progress：表示后臺(tái)任務(wù)執(zhí)行的進(jìn)度亲族；
Result： 表示后臺(tái)任務(wù)的返回結(jié)果的類型霎迫；
若沒(méi)有傳遞具體的參數(shù)，這三個(gè)泛型參數(shù)都可使用void瓤帚。
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> {}
3. 五個(gè)核心方法:
- onPreExecute()：
運(yùn)行在：主線程
調(diào)用時(shí)刻：在異步任務(wù)執(zhí)行之前被調(diào)用
作用：可用于進(jìn)行一些界面上的初始化操作 - doInBackground(Params…params)：
運(yùn)行在：子線程
作用：可用于處理所有的耗時(shí)任務(wù)戈次。若需要更新UI需調(diào)用 publishProgress(Progress...)方法
注意：任務(wù)一旦完成就通過(guò)return語(yǔ)句將任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果返回怯邪，若Result被指定為void花墩，就可不返回執(zhí)行結(jié)果 - onProgressUpdate(Progress…values)：
運(yùn)行在：主線程
調(diào)用時(shí)刻：在后臺(tái)任務(wù)中調(diào)用publishProgress(Progress...)之后該方法會(huì)被調(diào)用
作用：可利用方法中攜帶的參數(shù)如Progress來(lái)對(duì)UI進(jìn)行相應(yīng)地更新 - onPostExecute(Result result)：
運(yùn)行在：主線程
調(diào)用時(shí)刻：在異步任務(wù)執(zhí)行完畢并通過(guò)return語(yǔ)句返回時(shí)被調(diào)用
作用：可利用方法中返回的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行一些UI操作 - onCancelled()：
運(yùn)行在：主線程
調(diào)用時(shí)刻：當(dāng)異步任務(wù)被取消時(shí)被調(diào)用
作用：可用于做界面取消的更新
注意：
不要直接調(diào)用onPreExecute()冰蘑、doInBackground()、onProgressUpdate()武氓、onPostExecute)和onCancelled()方法
AsyncTask對(duì)象必須在主線程創(chuàng)建
執(zhí)行順序：onPreExecute() -> doInBackground() -> publishProgress() -> onProgressUpdate() -> onPostExecute()
4. 開(kāi)始和結(jié)束異步任務(wù)的方法：
- execute(Params...params)
必須在主線程中調(diào)用
作用：表示開(kāi)始一個(gè)異步任務(wù)
注意：一個(gè)異步對(duì)象只能調(diào)用一次execute()方法 - cancel(booleanmayInterruptIfRunning)
必須在主線程中調(diào)用
作用：表示停止一個(gè)異步任務(wù)
5. 使用
自定義一個(gè)AsyncTask
class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {
@Override//初始化一個(gè)ProgressDialog
protected void onPreExecute() {
progressDialog.show();
}
@Override//具體的下載邏輯
protected Boolean doInBackground(Void... params) {
try {
while (true) {
int downloadPercent = doDownload();
publishProgress(downloadPercent);
if (downloadPercent >= 100) {
break;
}
}
} catch (Exception e) {
return false;
}
return true;
}
@Override//顯示當(dāng)前的下載進(jìn)度
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
progressDialog.setMessage("當(dāng)前下載進(jìn)度：" + values[0] + "%");
}
@Override//提示任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
protected void onPostExecute(Boolean result) {
progressDialog.dismiss();
if (result) {
Toast.makeText(context, "下載成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} else {
Toast.makeText(context, "下載失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
}
開(kāi)啟任務(wù)
// 開(kāi)始任務(wù)
DownloadTask mDownloadTask = new DownloadTask();
mDownloadTask .execute();
// 停止任務(wù)
mDownloadTask .cancel(true);
6. 原理
AsyncTask封裝了Thread和Handler。
1. 內(nèi)部有一個(gè)靜態(tài)的Handler對(duì)象即InternalHandler：
作用：將執(zhí)行環(huán)境從線程池切換到主線程；通過(guò)它來(lái)發(fā)送任務(wù)執(zhí)行的進(jìn)度以及執(zhí)行結(jié)束等消息渊额。
注意：必須在主線程中創(chuàng)建
2. 內(nèi)部有兩個(gè)線程池：
SERIAL_EXECUTOR：用于任務(wù)的排隊(duì)，默認(rèn)是串行的線程池
THREAD_POOL_EXECUTOR：用于真正執(zhí)行任務(wù)火惊。
3. 排隊(duì)執(zhí)行過(guò)程：
把參數(shù)Params封裝為FutureTask對(duì)象屹耐，相當(dāng)于Runnable椿猎；
調(diào)用SerialExecutor.execute()將FutureTask插入到任務(wù)隊(duì)列tasks犯眠；
若沒(méi)有正在活動(dòng)的AsyncTask任務(wù)，則就會(huì)調(diào)用SerialExecutor.scheduleNext執(zhí)行下一個(gè)AsyncTask任務(wù)鸯旁。
scheduleNext方法中調(diào)用了THREAD_POOL_EXECUTOR.execute執(zhí)行任務(wù)铺罢。
執(zhí)行完畢后會(huì)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)直到所有任務(wù)都完成残炮。即默認(rèn)使用串行方式執(zhí)行任務(wù)吉殃。
注意：AsyncTask不適用于進(jìn)行特別耗時(shí)的后臺(tái)任務(wù)，而是建議用線程池瓦灶。
Android1.6之前：AsyncTask串行處理任務(wù)
Android1.6～Android3.0：AsyncTask并行處理任務(wù)
Android3.0之后：AsyncTask串行處理任務(wù)贼陶，仍可以調(diào)用executeOnExecutor方法來(lái)并行執(zhí)行任務(wù)巧娱。
2禁添、HandlerThread
1. HandlerThread是一個(gè)線程類，它繼承自Thread;
與普通Thread的區(qū)別：具有消息循環(huán)的效果芹啥。原理：包含Looper
@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
2. HandlerThread的使用
- 實(shí)例化一個(gè)HandlerThread對(duì)象墓怀，參數(shù)是該線程的名稱；
- 通過(guò) HandlerThread.start()開(kāi)啟線程虱朵；
- 實(shí)例化一個(gè)Handler并傳入HandlerThread中的looper對(duì)象碴犬，使得與HandlerThread綁定官扣；
- 利用Handler即可執(zhí)行異步任務(wù)惕蹄；
- 當(dāng)不需要HandlerThread時(shí)卖陵，通過(guò)HandlerThread.quit()/quitSafely()方法來(lái)終止線程的執(zhí)行。
private HandlerThread myHandlerThread ;
private Handler handler ;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//實(shí)例化HandlerThread
myHandlerThread = new HandlerThread("myHandler") ;
//開(kāi)啟HandlerThread
myHandlerThread.start();
//將Handler對(duì)象與HandlerThread線程綁定
handler =new Handler(myHandlerThread.getLooper()){
@Override
publicvoid handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
// 這里接收Handler發(fā)來(lái)的消息棒旗，運(yùn)行在handler_thread線程中
//TODO...
}
};
//在主線程給Handler發(fā)送消息
handler.sendEmptyMessage(1) ;
new Thread(new Runnable() {
@Override
publicvoid run() {
//在子線程給Handler發(fā)送數(shù)據(jù)
handler.sendEmptyMessage(2) ;
}
}).start();
}
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
//終止HandlerThread運(yùn)行
myHandlerThread.quit() ;
}
3. 用途：
進(jìn)行串行異步通信
構(gòu)造IntentService
3铣揉、IntentService
1. IntentService是一個(gè)繼承自Service的抽象類
2. 優(yōu)點(diǎn)
- 相比于線程：由于是服務(wù)逛拱，優(yōu)先級(jí)比線程高台猴，更不容易被系統(tǒng)殺死饱狂。因此較適合執(zhí)行一些高優(yōu)先級(jí)的后臺(tái)任務(wù)。
- 相比于普通Service：可自動(dòng)創(chuàng)建子線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)讲婚，且任務(wù)執(zhí)行完畢后自動(dòng)退出筹麸。
3. 工作原理
IntentService內(nèi)部封裝了HandlerThread和Handler。
public abstract class IntentService extends Service {
private volatile Looper mServiceLooper;
@UnsupportedAppUsage
private volatile ServiceHandler mServiceHandler;
private String mName;
private boolean mRedelivery;
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);
}
}
public IntentService(String name) {
super();
mName = name;
}
public void setIntentRedelivery(boolean enabled) {
mRedelivery = enabled;
}
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}
@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 onDestroy() {
mServiceLooper.quit();
}
@Override
@Nullable
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
@WorkerThread
protected abstract void onHandleIntent(@Nullable Intent intent);
}
工作原理
1尚骄、在IntentService.onCreate()里創(chuàng)建一個(gè)Handle對(duì)象即HandlerThread倔丈，利用其內(nèi)部的Looper會(huì)實(shí)例化一個(gè)ServiceHandler對(duì)象；
2鹉动、任務(wù)請(qǐng)求的Intent會(huì)被封裝到Message并通過(guò)ServiceHandler發(fā)送給Looper的MessageQueue泽示，最終在HandlerThread中執(zhí)行蜜氨；
3飒炎、在ServiceHandler.handleMessage()中會(huì)調(diào)用IntentService.onHandleIntent()，可在該方法中處理后臺(tái)任務(wù)的邏輯赤赊。
三抛计、Android中的線程池
1、優(yōu)點(diǎn)
- 重用線程池中的線程钓株，避免線程的創(chuàng)建和銷毀帶來(lái)的性能消耗橱野；
- 有效控制線程池的最大并發(fā)數(shù)弟断，避免大量的線程之間因互相搶占系統(tǒng)資源而導(dǎo)致阻塞現(xiàn)象趴生；
- 進(jìn)行線程管理，提供定時(shí)/循環(huán)間隔執(zhí)行等功能棚菊。
2叔汁、線程池實(shí)現(xiàn)
線程池的概念來(lái)源：Java中的Executor据块，它是一個(gè)接口。
線程池的真正實(shí)現(xiàn)：ThreadPoolExecutor像屋，提供一系列參數(shù)來(lái)配置線程池己莺。
ThreadPoolExecutor構(gòu)造方法
//構(gòu)造參數(shù)
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
1. corePoolSize：核心線程數(shù)
默認(rèn)情況下篇恒，核心線程會(huì)在線程中一直存活凶杖。
當(dāng)設(shè)置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut屬性為
true：表示核心線程閑置超過(guò)超時(shí)時(shí)長(zhǎng)智蝠，會(huì)被回收杈湾；
false：表示核心線程不會(huì)被回收，會(huì)在線程池中一直存活殴泰。
2. maximumPoolSize：最大線程數(shù)
當(dāng)活動(dòng)線程數(shù)達(dá)到這個(gè)數(shù)值后悍汛，后續(xù)的任務(wù)將會(huì)被阻塞至会。
3. keepAliveTime：非核心線程超時(shí)時(shí)間
超過(guò)這個(gè)時(shí)長(zhǎng)奉件，閑置的非核心線程就會(huì)被回收昆著。
當(dāng)設(shè)置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeTout屬性為true時(shí)凑懂，keepAliveTime對(duì)核心線程同樣有效征候。
4. unit：用于指定keepAliveTime參數(shù)的時(shí)間單位
單位有：TimeUnit.MILLISECONDS祟敛、TimeUnit.SECONDS馆铁、TimeUnit.MINUTES等埠巨；
5. workQueue：任務(wù)隊(duì)列
通過(guò)線程池的execute()方法提交的Runnable對(duì)象會(huì)存儲(chǔ)在這個(gè)參數(shù)中现拒。
6. threadFactory：線程工廠印蔬，可創(chuàng)建新線程
是個(gè)接口侥猬，只有一個(gè)方法Thread newThread(Runnable r)。
7. handler：在線程池?zé)o法執(zhí)行新任務(wù)時(shí)進(jìn)行調(diào)度鹃锈。
所謂拒絕策略屎债，就是當(dāng)線程池滿了、隊(duì)列也滿了的時(shí)候盆驹，我們對(duì)任務(wù)采取的措施召娜【ィ或者丟棄秸讹、或者執(zhí)行璃诀、或者其他...
jdk自帶4種拒絕策略：
- CallerRunsPolicy // 在調(diào)用者線程執(zhí)行
- AbortPolicy // 直接拋出RejectedExecutionException異常
- DiscardPolicy // 任務(wù)直接丟棄劣欢，不做任何處理
- DiscardOldestPolicy // 丟棄隊(duì)列里最舊的那個(gè)任務(wù)裁良，再嘗試執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)
ThreadPoolExecutor的默認(rèn)工作策略：
1价脾、若程池中的線程數(shù)量未達(dá)到核心線程數(shù)侨把，則會(huì)直接啟動(dòng)一個(gè)核心線程執(zhí)行任務(wù)。
2获枝、若線程池中的線程數(shù)量已達(dá)到或者超過(guò)核心線程數(shù)量省店，則任務(wù)會(huì)被插入到任務(wù)列表等待執(zhí)行萨西。
3旭旭、若任務(wù)無(wú)法插入到任務(wù)列表中持寄，往往由于任務(wù)列表已滿稍味，此時(shí)如果
線程數(shù)量未達(dá)到線程池最大線程數(shù)模庐，則會(huì)啟動(dòng)一個(gè)非核心線程執(zhí)行任務(wù)；
4怜姿、線程數(shù)量已達(dá)到線程池規(guī)定的最大值沧卢，則拒絕執(zhí)行此任務(wù)，ThreadPoolExecutor會(huì)調(diào)用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法來(lái)通知調(diào)用者披诗。
3呈队、線程池分類
1. FixThreadPool：
含義：線程數(shù)量固定的線程池宪摧，所有線程都是核心線程迈喉，當(dāng)線程空閑時(shí)不會(huì)被回收挨摸。
特點(diǎn)：能快速響應(yīng)外界請(qǐng)求得运。
public class Executors {
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
}
2. CachedThreadPool：
含義：線程數(shù)量不定的線程池（最大線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE）锅移，只有非核心線程熔掺，空閑線程有超時(shí)機(jī)制，超時(shí)回收非剃。
特點(diǎn)：適合于執(zhí)行大量的耗時(shí)較少的任務(wù)
public class Executors {
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
}
3. ScheduledThreadPool：
含義：核心線程數(shù)量固定置逻，非核心線程數(shù)量不定。
特點(diǎn)：定時(shí)任務(wù)和固定周期的任務(wù)备绽。
public class Executors {
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
}
4. SingleThreadExecutor：
含義：只有一個(gè)核心線程券坞，可確保所有的任務(wù)都在同一個(gè)線程中按順序執(zhí)行。
特點(diǎn)：無(wú)需處理線程同步問(wèn)題肺素。
public class Executors {
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
}
4、線程池使用
1. 創(chuàng)建自定義線程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 10000, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());
2. 提交任務(wù)
兩種方式：execute()和submit()
executor.execute(() -> System.out.println("hello"));
Future<Long> future = executor.submit(() -> {
System.out.println("task is executed");
return System.currentTimeMillis();
});
System.out.println("task execute time is: " + future.get());
3. 關(guān)閉線程池
兩種方式：shutdown()和shutdownNow()方法
- shutdown()會(huì)將線程池狀態(tài)置為SHUTDOWN倍靡，不再接受新的任務(wù)猴伶，同時(shí)會(huì)等待線程池中已有的任務(wù)執(zhí)行完成再結(jié)束。
- shutdownNow()會(huì)將線程池狀態(tài)置為SHUTDOWN，對(duì)所有線程執(zhí)行interrupt()操作他挎，清空隊(duì)列筝尾，并將隊(duì)列中的任務(wù)返回回來(lái)。
4. 配置線程池的參數(shù)
根據(jù)任務(wù)的特性來(lái)分析：
- 任務(wù)的性質(zhì)：CPU密集型雇盖、IO密集型和混雜型
- 任務(wù)的優(yōu)先級(jí)：高中低
- 任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間：長(zhǎng)中短
- 任務(wù)的依賴性：是否依賴數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他系統(tǒng)資源
如果任務(wù)屬于CPU密集型忿等，那么我們可以將線程池?cái)?shù)量設(shè)置成CPU的個(gè)數(shù)，以減少線程切換帶來(lái)的開(kāi)銷崔挖。如果任務(wù)屬于IO密集型贸街，我們可以將線程池?cái)?shù)量設(shè)置得更多一些，比如CPU個(gè)數(shù)*2狸相。
PS：我們可以通過(guò)Runtime.getRuntime().availableProcessors()來(lái)獲取CPU的個(gè)數(shù)薛匪。
AsyncTask中THREAD_POOL_EXECUTOR線程池配置：
核心線程數(shù) = cpu核心數(shù) + 1；
線程池最大線程數(shù) = cpu核心數(shù)*2 + 1脓鹃；
核心線程無(wú)超時(shí)機(jī)制逸尖，非核心線程在閑置時(shí)超時(shí)時(shí)間為1秒；
任務(wù)隊(duì)列的容量128瘸右；
