導(dǎo)語(yǔ)

在Android系統(tǒng)己儒，線程主要分為主線程和子線程，主線程處理和界面相關(guān)的事情捆毫，而子線程一般用于執(zhí)行耗時(shí)操作闪湾。頻繁創(chuàng)建銷(xiāo)毀線程不明智，使用線程池是正確的做法绩卤。線程池會(huì)緩存一定數(shù)量的線程途样，通過(guò)線程池就可以避免因?yàn)轭l繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線程所帶來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。AsyncTask底層是線程池濒憋，IntentService/HandlerThread底層是線程何暇。

主要內(nèi)容

• 主線程和子線程
• Android中的線程形態(tài)
• Android線程池

具體內(nèi)容

在Android中，線程的形態(tài)有很多種：

• AsyncTask封裝了線程池和Handler凛驮。
• HandlerThread是具有消息循環(huán)的線程裆站，內(nèi)部可以使用handler
• IntentService是一種Service，內(nèi)部采用HandlerThread來(lái)執(zhí)行任務(wù)黔夭，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后IntentService會(huì)自動(dòng)退出宏胯。由于它是一種Service，所以不容易被系統(tǒng)殺死本姥。

操作系統(tǒng)中肩袍，線程是操作系統(tǒng)調(diào)度的最小單元，同時(shí)線程又是一種受限的系統(tǒng)資源婚惫，其創(chuàng)建和銷(xiāo)毀都會(huì)有相應(yīng)的開(kāi)銷(xiāo)氛赐。同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)存在大量線程時(shí)魂爪，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式調(diào)度每個(gè)線程，因此線程不可能做到絕對(duì)的并發(fā)鹰祸，除非線程數(shù)量小于等于CPU的核心數(shù)甫窟。

主線程和子線程

主線程主要處理界面交互邏輯，由于用戶隨時(shí)會(huì)和界面交互蛙婴，所以主線程在任何時(shí)候都需要有較高響應(yīng)速度粗井，則不能執(zhí)行耗時(shí)的任務(wù)。

Android3.0開(kāi)始街图，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)將會(huì)失敗并拋出NetworkOnMainThreadException這個(gè)異常浇衬，這樣做是為了避免主線程由于被耗時(shí)操作所阻塞從而現(xiàn)ANR現(xiàn)象。

Android中的線程形態(tài)

AsyncTask

AsyncTask是一種輕量級(jí)的異步任務(wù)類(lèi), 他可以在線程池中執(zhí)行后臺(tái)任務(wù), 然后把執(zhí)行的進(jìn)度和最終的結(jié)果傳遞給主線程并在主線程更新UI. 從實(shí)現(xiàn)上來(lái)說(shuō). AsyncTask封裝了Thread和Handler, 通過(guò)AsyncTask可以更加方便地執(zhí)行后臺(tái)任務(wù),但是AsyncTask并不適合進(jìn)行特別耗時(shí)的后臺(tái)任務(wù)餐济，對(duì)于特別耗時(shí)的任務(wù)來(lái)說(shuō), 建議使用線程池耘擂。

AsyncTask就是一個(gè)抽象的泛型類(lèi). 這三個(gè)泛型的意義：

1. Params：參數(shù)的類(lèi)型
2. Progress：后臺(tái)任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度的類(lèi)型
3. Result：后臺(tái)任務(wù)的返回結(jié)果的類(lèi)型

如果不需要傳遞具體的參數(shù), 那么這三個(gè)泛型參數(shù)可以用Void來(lái)代替。

四個(gè)方法：

• onPreExecute()
  在主線程執(zhí)行絮姆，在異步任務(wù)執(zhí)行之前醉冤，此方法會(huì)被調(diào)用，一般可以用于做一些準(zhǔn)備工作篙悯。
• doInBackground()
  在線程池中執(zhí)行蚁阳，此方法用于執(zhí)行異步任務(wù)，參數(shù)params表示異步任務(wù)的輸入?yún)?shù)鸽照。在此方法中可以通過(guò)publishProgress()方法來(lái)更新任務(wù)的進(jìn)度螺捐，publishProgress()方法會(huì)調(diào)用onProgressUpdate()方法，另外此方法需要返回計(jì)算結(jié)果給onPostExecute()矮燎。
• onProgressUpdate()
  在主線程執(zhí)行定血，在異步任務(wù)執(zhí)行之后，此方法會(huì)被調(diào)用诞外，其中result參數(shù)是后臺(tái)任務(wù)的返回值澜沟，即doInBackground()的返回值。
• onPostExecute()
  在主線程執(zhí)行峡谊，在異步任務(wù)執(zhí)行之后倔喂，此方法會(huì)被調(diào)用，其中result參數(shù)是后臺(tái)任務(wù)的返回值靖苇，即doInBackground的返回值。

除了上述的四種方法班缰，還有onCancelled()贤壁，它同樣在主線程執(zhí)行，當(dāng)異步任務(wù)被取消時(shí)埠忘，onCancelled()方法會(huì)被調(diào)用脾拆，這個(gè)時(shí)候onPostExecute()則不會(huì)被調(diào)用馒索。

AsyncTask在使用過(guò)程中有一些條件限制：

• AsyncTask的類(lèi)必須在主線程被加載，這就意味著第一次訪問(wèn)AsyncTask必須發(fā)生在主線程名船，這個(gè)問(wèn)題不是絕對(duì)绰上，因?yàn)樵贏ndroid 4.1及以上的版本已經(jīng)被系統(tǒng)自動(dòng)完成。在Android 5.0的源碼中渠驼，可以看到ActivityThread#main()會(huì)調(diào)用AsyncTask#init()方法蜈块。
• AsyncTask的對(duì)象必須在主線程中創(chuàng)建。
• execute方法必須在UI線程調(diào)用迷扇。
• 不要在程序中直接調(diào)用onPreExecute()百揭，onPostExecute()，doInBackground和onProgressUpdate()蜓席。
• 一個(gè)AsyncTask對(duì)象只能執(zhí)行一次器一，即只能調(diào)用一次execute()方法，否則會(huì)報(bào)運(yùn)行時(shí)異常厨内。
• 在Android 1.6之前祈秕，AsyncTask是串行執(zhí)行任務(wù)的；Android 1.6的時(shí)候AsyncTask開(kāi)始采用線程池里處理并行任務(wù)雏胃；但是Android 3.0開(kāi)始请毛，為了避免AsyncTask帶來(lái)的并發(fā)錯(cuò)誤，AsyncTask又采用了一個(gè)線程來(lái)串行的執(zhí)行任務(wù)丑掺。盡管如此在3.0以后获印，仍然可以通過(guò)AsyncTask#executeOnExecutor()方法來(lái)并行執(zhí)行任務(wù)。

AsyncTask的工作原理

AsyncTask中有兩個(gè)線程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一個(gè)Handler(InternalHandler)街州，其中線程池SerialExecutor用于任務(wù)的排列兼丰，而線程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正的執(zhí)行任務(wù)，而InternalHandler用于將執(zhí)行環(huán)境從線程切換到主線程唆缴，其本質(zhì)仍然是線程的調(diào)用過(guò)程鳍征。

AsyncTask的排隊(duì)過(guò)程：首先系統(tǒng)會(huì)把AsyncTask#Params參數(shù)封裝成FutureTask對(duì)象，F(xiàn)utureTask是一個(gè)并發(fā)類(lèi)面徽，在這里充當(dāng)了Runnable的作用艳丛。接著這個(gè)FutureTask會(huì)交給SerialExecutor#execute()方法去處理。這個(gè)方法首先會(huì)把FutureTask對(duì)象插入到任務(wù)隊(duì)列mTasks中趟紊，如果這個(gè)時(shí)候沒(méi)有正在活動(dòng)AsyncTask任務(wù)氮双，那么就會(huì)調(diào)用SerialExecutor#scheduleNext()方法來(lái)執(zhí)行下一個(gè)AsyncTask任務(wù)。同時(shí)當(dāng)一個(gè)AsyncTask任務(wù)執(zhí)行完后霎匈，AsyncTask會(huì)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)直到所有的任務(wù)都執(zhí)行完畢為止戴差，從這一點(diǎn)可以看出，在默認(rèn)情況下铛嘱，AsyncTask是串行執(zhí)行的暖释。

HandlerThread

HandlerThread繼承了Thread袭厂，它是一種可以使用Handler的Thread，它的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單球匕，就是run方法中通過(guò)Looper.prepare()來(lái)創(chuàng)建消息隊(duì)列纹磺，并通過(guò)Looper.loop()來(lái)開(kāi)啟消息循環(huán)，這樣在實(shí)際的使用中就允許在HandlerThread中創(chuàng)建Handler亮曹。

從HandlerThread的實(shí)現(xiàn)來(lái)看橄杨，它和普通的Thread有顯著的不同之處。普通的Thread主要用于在run方法中執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)任務(wù)乾忱；而HandlerThread在內(nèi)部創(chuàng)建了消息隊(duì)列讥珍，外界需要通過(guò)Handler的消息方式來(lái)通知HandlerThread執(zhí)行一個(gè)具體的任務(wù)。HandlerThread是一個(gè)很有用的類(lèi)窄瘟，在Android中一個(gè)具體使用場(chǎng)景就是IntentService衷佃。

由于HandlerThread#run()是一個(gè)無(wú)線循環(huán)方法，因此當(dāng)明確不需要再使用HandlerThread時(shí)蹄葱，最好通過(guò)quit()或者quitSafely()方法來(lái)終止線程的執(zhí)行氏义。

IntentService

IntentSercie是一種特殊的Service，繼承了Service并且是抽象類(lèi)图云，任務(wù)執(zhí)行完成后會(huì)自動(dòng)停止惯悠，優(yōu)先級(jí)遠(yuǎn)高于普通線程，適合執(zhí)行一些高優(yōu)先級(jí)的后臺(tái)任務(wù)竣况；IntentService封裝了HandlerThread和Handler

1. onCreate方法自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)HandlerThread
2. 用它的Looper構(gòu)造了一個(gè)Handler對(duì)象mServiceHandler克婶，這樣通過(guò)mServiceHandler發(fā)送的消息都會(huì)在HandlerThread執(zhí)行。
3. IntentServiced的onHandlerIntent方法是一個(gè)抽象方法丹泉，需要在子類(lèi)實(shí)現(xiàn)情萤，onHandlerIntent方法執(zhí)行后，stopSelt(int startId)就會(huì)停止服務(wù)摹恨，如果存在多個(gè)后臺(tái)任務(wù)筋岛，執(zhí)行完最后一個(gè)stopSelf(int startId)才會(huì)停止服務(wù)。

Android線程池

優(yōu)點(diǎn)：

• 重用線程池的線程晒哄，減少線程創(chuàng)建和銷(xiāo)毀帶來(lái)的性能開(kāi)銷(xiāo)睁宰。
• 控制線程池的最大并發(fā)數(shù)，避免大量線程互相搶系統(tǒng)資源導(dǎo)致阻塞寝凌。
• 提供定時(shí)執(zhí)行和間隔循環(huán)執(zhí)行功能柒傻。

Android中的線程池的概念來(lái)源于Java中的Executor，Executor是一個(gè)接口较木，真正的線程池的實(shí)現(xiàn)為T(mén)hreadPoolExecutor.Android的線程池大部分都是通過(guò)Executor提供的工廠方法創(chuàng)建的诅愚。ThreadPoolExecutor提供了一系列參數(shù)來(lái)配制線程池，通過(guò)不同的參數(shù)可以創(chuàng)建不同的線程池。而從功能的特性來(lái)分的話可以分成四類(lèi)违孝。

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor是線程池的真正實(shí)現(xiàn)，它的構(gòu)造方法提供了一系列參數(shù)來(lái)配置線程池泳赋，這些參數(shù)將會(huì)直接影響到線程池的功能特性雌桑。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                 int maximumPoolSize,
                 long keepAliveTime,
                 TimeUnit unit,
                 BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
    Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

• corePoolSize：線程池的核心線程數(shù)，默認(rèn)情況下祖今，核心線程會(huì)在線程池中一直存活校坑，即使都處于閑置狀態(tài)。如果將ThreadPoolExecutor#allowCoreThreadTimeOut屬性設(shè)置為true千诬，那么閑置的核心線程在等待新任務(wù)到來(lái)時(shí)會(huì)有超時(shí)的策略耍目，這個(gè)時(shí)間間隔由keepAliveTime屬性來(lái)決定。當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過(guò)了keepAliveTime設(shè)定的值那么核心線程將會(huì)終止徐绑。
• maximumPoolSize：線程池所能容納的最大線程數(shù)邪驮，當(dāng)活動(dòng)線程數(shù)達(dá)到這個(gè)數(shù)值之后，后續(xù)的任務(wù)將會(huì)被阻塞傲茄。
• keepAliveTime：非核心線程閑置的超時(shí)時(shí)長(zhǎng)毅访，超過(guò)這個(gè)時(shí)長(zhǎng)，非核心線程就會(huì)被回收盘榨。allowCoreThreadTimeOut這個(gè)屬性為true的時(shí)候喻粹，這個(gè)屬性同樣會(huì)作用于核心線程。
• unit：用于指定keepAliveTime參數(shù)的時(shí)間單位草巡，這是一個(gè)枚舉守呜，常用的有TimeUtil.MILLISECONDS（毫秒），TimeUtil.SECONDS(秒)以及TimeUtil.MINUTES(分)
• workQueue：線程池中的任務(wù)隊(duì)列山憨，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)中查乒。
• threadFactory：線程工廠，為線程池提供創(chuàng)建新線程的功能萍歉。ThreadFactory是一個(gè)接口侣颂。

ThreadPoolExecutor執(zhí)行任務(wù)大致遵循如下規(guī)則：

1. 如果線程池中的線程數(shù)量未達(dá)到核心線程的數(shù)量，那么會(huì)直接啟動(dòng)一個(gè)核心線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)枪孩。
2. 如果線程池中的線程數(shù)量已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)核心線程的數(shù)量憔晒，那么任務(wù)會(huì)被插入到任務(wù)隊(duì)列中排隊(duì)等待執(zhí)行。
3. 如果在步驟2中無(wú)法將任務(wù)插入到任務(wù)隊(duì)列中蔑舞，這通常是因?yàn)槿蝿?wù)隊(duì)列已滿拒担，這個(gè)時(shí)候如果線程數(shù)量未達(dá)到線程池的規(guī)定的最大值，那么會(huì)立刻啟動(dòng)一個(gè)非核心線程來(lái)執(zhí)行任務(wù)攻询。
4. 如果步驟3中的線程數(shù)量已經(jīng)達(dá)到最大值的時(shí)候从撼，那么會(huì)拒絕執(zhí)行此任務(wù)，ThreadPoolExecutor會(huì)調(diào)用RejectedExecution方法來(lái)通知調(diào)用者钧栖。

AsyncTask的THREAD_POOL_EXECUTOR線程池配置：

• 核心線程數(shù)等于CPU核心數(shù)+1低零。
• 線程池最大線程數(shù)為CPU核心數(shù)的2倍+1婆翔。
• 核心線程無(wú)超時(shí)機(jī)制，非核心線程的閑置超時(shí)時(shí)間為1秒掏婶。
• 任務(wù)隊(duì)列容量是128责循。

線程池的分類(lèi)

• FixedThreadPool
  通過(guò)Executor#newFixedThreadPool()方法來(lái)創(chuàng)建. 它是一種線程數(shù)量固定的線程池, 當(dāng)線程處于空閑狀態(tài)時(shí), 它們并不會(huì)被回收, 除非線程池關(guān)閉了. 當(dāng)所有的線程都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí), 新任務(wù)都會(huì)處于等待狀態(tài), 直到有線程空閑出來(lái). 由于FixedThreadPool只有核心線程并且這些核心線程不會(huì)被回收, 這意味著它能夠更加快速地響應(yīng)外界的請(qǐng)求.

• CachedThreadPool
  通過(guò)Executor#newCachedThreadPool()方法來(lái)創(chuàng)建. 它是一種線程數(shù)量不定的線程池, 它只有非核心線程, 并且其最大值線程數(shù)為Integer.MAX_VALUE. 這就可以認(rèn)為這個(gè)最大線程數(shù)為任意大了. 當(dāng)線程池中的線程都處于活動(dòng)的時(shí)候, 線程池會(huì)創(chuàng)建新的線程來(lái)處理新任務(wù), 否則就會(huì)利用空閑的線程來(lái)處理新任務(wù). 線程池中的空閑線程都有超時(shí)機(jī)制, 這個(gè)超時(shí)時(shí)長(zhǎng)為60S, 超過(guò)這個(gè)時(shí)間那么空閑線程就會(huì)被回收资柔。
  和FixedThreadPool不同的是, CachedThreadPool的任務(wù)隊(duì)列其實(shí)相當(dāng)于一個(gè)空集合, 這將導(dǎo)致任何任務(wù)都會(huì)立即被執(zhí)行, 因?yàn)樵谶@種場(chǎng)景下SynchronousQueue是無(wú)法插入任務(wù)的. SynchronousQueue是一個(gè)非常特殊的隊(duì)列, 在很多情況下可以把它簡(jiǎn)單理解為一個(gè)無(wú)法存儲(chǔ)元素的隊(duì)列. 在實(shí)際使用中很少使用.這類(lèi)線程比較適合執(zhí)行大量的耗時(shí)較少的任務(wù)。

• ScheduledThreadPool
  通過(guò)Executor#newScheduledThreadPool()方法來(lái)創(chuàng)建. 它的核心線程數(shù)量是固定的, 而非核心線程數(shù)是沒(méi)有限制的, 并且當(dāng)非核心線程閑置時(shí)會(huì)立刻被回收掉. 這類(lèi)線程池用于執(zhí)行定時(shí)任務(wù)和具有固定周期的重復(fù)任務(wù)。

• SingleThreadExecutor
  通過(guò)Executor#newSingleThreadPool()方法來(lái)創(chuàng)建. 這類(lèi)線程池內(nèi)部只有一個(gè)核心線程, 它確保所有的任務(wù)都在同一個(gè)線程中按順序執(zhí)行. 這類(lèi)線程池意義在于統(tǒng)一所有的外界任務(wù)到一個(gè)線程中, 這使得在這些任務(wù)之間不需要處理線程同步的問(wèn)題吭敢。

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