Android中的線程和線程池有什么作用

今天小編給大家分享一下Android中的線程和線程池有什么作用的相關(guān)知識點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

前言

從用途上來說Android的線程主要分為主線程和子線程兩類，主線程主要處理和界面相關(guān)的工作，子線程主要處理耗時(shí)操作。除Thread之外，Android中還有其他扮演線程的角色如AsyncTask、IntentService、HandleThread，其中AsyncTask的底層用到了線程池，IntentService和HandleThread的底層直接使用了線程。

AsyncTask內(nèi)部封裝了線程池和Handler主要是為了方便開發(fā)者在在線程中更新UI；HandlerThread是一個(gè)具有消息循環(huán)的線程，它的內(nèi)部可以使用Handler；IntentService是一個(gè)服務(wù)，系統(tǒng)對其進(jìn)行了封裝使其可以更方便的執(zhí)行后臺任務(wù)，IntentService內(nèi)部采用HandleThread來執(zhí)行任務(wù)，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后IntentService會自動(dòng)退出。IntentService是一個(gè)服務(wù)但是它不容易被系統(tǒng)殺死因此它可以盡量的保證任務(wù)的執(zhí)行。

1.主線程和子線程

主線程是指進(jìn)程所擁有的的線程，在Java中默認(rèn)情況下一個(gè)進(jìn)程只能有一個(gè)線程，這個(gè)線程就是主線程。主線程主要處理界面交互的相關(guān)邏輯，因?yàn)榻缑骐S時(shí)都有可能更新因此在主線程不能做耗時(shí)操作，否則界面就會出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。主線程之外的線程都是子線程，也叫做工作線程。

Android沿用了Java的線程模型，也有主線程和子線程之分，主線程主要工作是運(yùn)行四大組件及處理他們和用戶的交互，子線程的主要工作就是處理耗時(shí)任務(wù)，例如網(wǎng)絡(luò)請求，I/O操作等。Android3.0開始系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)訪問必須在子線程中進(jìn)行否則就會報(bào)錯(cuò)，NetWorkOnMainThreadException

2.Android中的線程形態(tài)

2.1 AsyncTask

AsyncTask是一個(gè)輕量級的異步任務(wù)類，它可以在線程池中執(zhí)行異步任務(wù)然后把執(zhí)行進(jìn)度和執(zhí)行結(jié)果傳遞給主線程并在主線程更新UI。從實(shí)現(xiàn)上來說AsyncTask封裝了Thread和Handler，通過AsyncTask可以很方便的執(zhí)行后臺任務(wù)以及主線程中訪問UI，但是AsyncTask不適合處理耗時(shí)任務(wù)，耗時(shí)任務(wù)還是要交給線程池執(zhí)行。

AsyncTask的四個(gè)核心類如下：

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• onPreExecute()：主要用于做一些準(zhǔn)備工作，在主線程中執(zhí)行異步任務(wù)執(zhí)行之前

• doInBackground(Params ... params)：在線程池執(zhí)行，此方法用于執(zhí)行異步任務(wù)，params表示輸入的參數(shù)，在此方法中可以通過publishProgress方法來更新任務(wù)進(jìn)度，publishProgress會調(diào)用onProgressUpdate

• onProgressUpdate(Progress .. value)：在主線程執(zhí)行，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度發(fā)生改變時(shí)會調(diào)用這個(gè)方法

• onPostExecute(Result result)：在主線程執(zhí)行，異步任務(wù)之后執(zhí)行這個(gè)方法，result參數(shù)是返回值，即doInBackground的返回值。

2.2 AsyncTask的工作原理

2.3 HandleThread

HandleThread繼承自Thread，它是一種可以使用Handler的Thread，它的實(shí)現(xiàn)在run方法中調(diào)用Looper.prepare()來創(chuàng)建消息隊(duì)列然后通過Looper.loop()來開啟消息循環(huán)，這樣在實(shí)際使用中就可以在HandleThread中創(chuàng)建Handler了。

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

HandleThread和Thread的區(qū)別是什么？

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• Thread的run方法中主要是用來執(zhí)行一個(gè)耗時(shí)任務(wù)；

• HandleThread在內(nèi)部創(chuàng)建了一個(gè)消息隊(duì)列需要通過Handler的消息方式來通知HandleThread執(zhí)行一個(gè)具體的任務(wù)，HandlerThread的run方法是一個(gè)無限循環(huán)因此在不使用是調(diào)用quit或者quitSafely方法終止線程的執(zhí)行。HandleTread的具體使用場景是IntentService。

2.4 IntentService

IntentService繼承自Service并且是一個(gè)抽象的類因此使用它時(shí)就必須創(chuàng)建它的子類，IntentService可用于執(zhí)行后臺耗時(shí)的任務(wù)，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后就會自動(dòng)停止。IntentService是一個(gè)服務(wù)因此它的優(yōu)先級要比線程高并且不容易被系統(tǒng)殺死，因此可以利用這個(gè)特點(diǎn)執(zhí)行一些高優(yōu)先級的后臺任務(wù)，它的實(shí)現(xiàn)主要是HandlerThread和Handler，這點(diǎn)可以從onCreate方法中了解。

//IntentService#onCreate
@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);
}

當(dāng)IntentService第一次被啟動(dòng)時(shí)回調(diào)用onCreate方法，在onCreate方法中會創(chuàng)建HandlerThread，然后使用它的Looper創(chuàng)建一個(gè)Handler對象ServiceHandler，這樣通過mServiceHandler把消息發(fā)送到HandlerThread中執(zhí)行。每次啟動(dòng)IntentService都會調(diào)用onStartCommand，IntentService在onStartCommand中會處理每個(gè)后臺任務(wù)的Intent。

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

//IntentService#onStart
@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);
    }
}

onStartCommand是如何處理外界的Intent的？

在onStartCommand方法中進(jìn)入了onStart方法，在這個(gè)方法中IntentService通過mserviceHandler發(fā)送了一條消息，然后這個(gè)消息會在HandlerThread中被處理。mServiceHandler接收到消息后會把intent傳遞給onHandlerIntent()，這個(gè)intent跟啟動(dòng)IntentService時(shí)的startService中的intent是一樣的，因此可以通過這個(gè)intent解析出啟動(dòng)IntentService傳遞的參數(shù)是什么然后通過這些參數(shù)就可以區(qū)分具體的后臺任務(wù)，這樣onHandleIntent就可以對不同的后臺任務(wù)做處理了。當(dāng)onHandleIntent方法執(zhí)行結(jié)束后IntentService就會通過stopSelf(int startId)方法來嘗試停止服務(wù)，這里不用stopSelf()的原因是因?yàn)檫@個(gè)方法被調(diào)用之后會立即停止服務(wù)但是這個(gè)時(shí)候可能還有其他消息未處理完畢，而采用stopSelf(int startId)方法則會等待所有消息都處理完畢后才會終止服務(wù)。調(diào)用stopSelf(int startId)終止服務(wù)時(shí)會根據(jù)startId判斷最近啟動(dòng)的服務(wù)的startId是否相等，相等則立即終止服務(wù)否則不終止服務(wù)。

每執(zhí)行一個(gè)后臺任務(wù)就會啟動(dòng)一次intentService，而IntentService內(nèi)部則通過消息的方式向HandlerThread請求執(zhí)行任務(wù)，Handler中的Looper是順序處理消息的，這就意味著IntentService也是順序執(zhí)行后臺任務(wù)的，當(dāng)有多個(gè)后臺任務(wù)同時(shí)存在時(shí)這些后臺任務(wù)會按照外界發(fā)起的順序排隊(duì)執(zhí)行。

3.Android中的線程池

線程池的優(yōu)點(diǎn)：

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• 線程池中的線程可重復(fù)使用，避免因?yàn)榫€程的創(chuàng)建和銷毀帶來的性能開銷；

• 能有效控制線程池中的最大并發(fā)數(shù)避免大量的線程之間因互相搶占系統(tǒng)資源導(dǎo)致的阻塞現(xiàn)象；

• 能夠?qū)€程進(jìn)行簡單的管理并提供定時(shí)執(zhí)行以及指定間隔循環(huán)執(zhí)行等功能。

Android的線程池的概念來自于Java中的Executor，Executor是一個(gè)接口，真正的線程的實(shí)現(xiàn)是ThreadPoolExecutor，它提供了一些列參數(shù)來配置線程池，通過不同的參數(shù)可以創(chuàng)建不同的線程池。

3.1 ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
        maximumPoolSize <= 0 ||
        maximumPoolSize < corePoolSize ||
        keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}

ThreadPoolExecutor是線程池的真正實(shí)現(xiàn)，它的構(gòu)造函數(shù)中提供了一系列參數(shù)，先看一下每個(gè)參數(shù)的含義：

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• corePoolSize：線程池的核心線程數(shù)，默認(rèn)情況下核心線程會在線程池中一直存活即使他們處于閑置狀態(tài)。如果將ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut置為true那么閑置的核心線程在等待新的任務(wù)到來時(shí)會有超時(shí)策略，超時(shí)時(shí)間由keepAliveTime指定，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過keepAliveTime設(shè)置的時(shí)間后核心線程就會被終止。

• maxinumPoolSize：線程池中所能容納的最大線程數(shù)，當(dāng)活動(dòng)線程達(dá)到做大數(shù)量時(shí)后續(xù)的新任務(wù)就會被阻塞。

• keepAliveTime：非核心線程閑置時(shí)的超時(shí)時(shí)長，超過這個(gè)時(shí)長非核心線程就會被回收。

• unit：用于指定超時(shí)時(shí)間的單位，常用單位有毫秒、秒、分鐘等。

• workQueue：線程池中的任務(wù)隊(duì)列，通過線程池中的execute方法提交的Runnable對象會存儲在這個(gè)參數(shù)中。

• threadFactory：線程工廠，為線程池提供創(chuàng)建新的線程的功能。

• handler：這個(gè)參數(shù)不常用，當(dāng)線程池?zé)o法執(zhí)行新的任務(wù)時(shí)，這可能是由于任務(wù)隊(duì)列已滿或者無法成功執(zhí)行任務(wù)，這個(gè)時(shí)候ThreadPoolExecutor會調(diào)用handler的rejectExecution方法來通知調(diào)用者。

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

• 如果線程池中的線程數(shù)量沒有達(dá)到核心線程的數(shù)量那么會直接啟動(dòng)一個(gè)核心線程來執(zhí)行任務(wù)；

  如果線程池中線程數(shù)量已經(jīng)達(dá)到或者超過核心線程的數(shù)量那么會把后續(xù)的任務(wù)插入到隊(duì)列中等待執(zhí)行；

  如果任務(wù)隊(duì)列也無法插入那么在基本可以確定是隊(duì)列已滿這時(shí)如果線程池中的線程數(shù)量沒有達(dá)到最大值就會立刻創(chuàng)建非核心線程來執(zhí)行任務(wù)；

  如果非核心線程的創(chuàng)建已經(jīng)達(dá)到或者超過線程池的最大數(shù)量那么就拒絕執(zhí)行此任務(wù)，同時(shí)ThreadPoolExecutor會通過RejectedExecutionHandler拋出異常rejectedExecution。

3.2線程池的分類

• FixedThreadPool：它是一種數(shù)量固定的線程池，當(dāng)線程處于空閑狀態(tài)時(shí)也不會被回收，除非線程池被關(guān)閉。當(dāng)所有的線程都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，新任務(wù)都會處于等待狀態(tài)，直到有空閑線程出來。FixedThreadPool只有核心線程并且不會被回收因此它可以更加快速的響應(yīng)外界的請求。

• CacheThreadPool：它是一種線程數(shù)量不定的線程池且只有非核心線程，線程的最大數(shù)量是Integer.MAX_VALUE，當(dāng)線程池中的線程都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)如果有新的任務(wù)進(jìn)來就會創(chuàng)建一個(gè)新的線程去執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)它還有超時(shí)機(jī)制，當(dāng)一個(gè)線程閑置超過60秒時(shí)就會被回收。

• ScheduleThreadPool：它是一種擁有固定數(shù)量的核心線程和不固定數(shù)量的非核心線程的線程池，當(dāng)非核心線程閑置時(shí)會立即被回收。

• SignleThreadExecutor：它是一種只有一個(gè)核心線程的線程池，所有任務(wù)都在同一個(gè)線程中按順序執(zhí)行。

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