要點提煉|開發藝術之線程

本篇的主要內容是Android的線程和線程池：

• 概述
• 線程形態
  • AsyncTask
  • HandlerThread
  • IntentService
• 線程池

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一.概述

1.含義：線程是操做系統調度的最小單元。

2.特色：線程是一種受限的系統資源。即線程不可無限制的產生且線程的建立和銷燬都有必定的開銷。

Q：如何避免頻繁建立和銷燬線程所帶來的系統開銷？ A：採用線程池，池中會緩存必定數量的線程，進而達到效果。

3.分類：

• 按用途可分爲兩類：
  • 主線程：通常一個進程只有一個線程，主要處理界面交互相關的邏輯。
  • 子線程：除主線程以外都是子線程，主要用於執行耗時操做。
• 按形態可分爲三類：
  • AsyncTask：底層封裝了線程池和Handler，便於執行後臺任務以及在子線程中進行UI操做。
  • HandlerThread：一種具備消息循環的線程，其內部可以使用Handler。
  • IntentService：是一種異步、會自動中止的服務，內部採用HandlerThread。

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二.線程形態

對於主線程和子線程相信已經很是熟悉了，如今主要學習如下三種形態的線程：

1.AsyncTask

a.AsyncTask：一種輕量級的異步任務類。

在Android中實現異步任務機制有兩種方式：Handler和AsyncTask。

• Handler機制存在的問題：代碼相對臃腫；多任務同時執行時不易精確控制線程。
• 引入AsyncTask的好處：建立異步任務更簡單，直接繼承它可方便實現後臺異步任務的執行和進度的回調更新UI，而無需編寫任務線程和Handler實例就能完成相同的任務。

b.AsyncTask是抽象的泛型類，其組成成員有：

• 三個泛型參數：
  • Params：表示執行AsyncTask須要傳入的參數，可用於在後臺任務中使用；
  • Progress：表示後臺任務執行的進度；
  • Result： 表示後臺任務的返回結果的類型；
  • 若沒有傳遞具體的參數，這三個泛型參數均可使用void。如：

//含義：在執行AsyncTask時不須要傳入參數給後臺任務、使用整型數據來做爲進度顯示單位，最後使用布爾型數據來反饋執行結果
public abstract class AsyncTask<Void, Integer, Boolean>
複製代碼

• 五個核心方法：
  • onPreExecute()：
    • 運行在：主線程
    • 調用時刻：在異步任務執行以前被調用
    • 做用：可用於進行一些界面上的初始化操做
  • doInBackground(Params…params)：
    • 運行在：子線程
    • 做用：可用於處理全部的耗時任務。若須要更新UI需調用 publishProgress(Progress...)方法
    • 注意：任務一旦完成就經過return語句將任務的執行結果返回，若Result被指定爲void，就可不返回執行結果
  • onProgressUpdate(Progress…values)：
    • 運行在：主線程
    • 調用時刻：在後臺任務中調用publishProgress(Progress...)以後該方法會被調用
    • 做用：可利用方法中攜帶的參數如Progress來對UI進行相應地更新
  • onPostExecute(Result result)：
    • 運行在：主線程
    • 調用時刻：在異步任務執行完畢並經過return語句返回時被調用
    • 做用：可利用方法中返回的數據來進行一些UI操做
  • onCancelled()：
    • 運行在：主線程
    • 調用時刻：當異步任務被取消時被調用
    • 做用：可用於作界面取消的更新
  • 注意：
    • 不要直接調用onPreExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()、onPostExecute)和onCancelled()方法
    • AsyncTask對象必須在主線程建立
• 開始和結束異步任務的方法：
  • execute(Params...params)
    • 必須在主線程中調用
    • 做用：表示開始一個異步任務
    • 注意：一個異步對象只能調用一次execute()方法
  • cancel(booleanmayInterruptIfRunning)
    • 必須在主線程中調用
    • 做用：表示中止一個異步任務

好比自定義一個AsyncTask，來模擬一個下載任務：

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {  
  
    @Override//初始化一個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//顯示當前的下載進度
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {  
        progressDialog.setMessage("當前下載進度：" + values[0] + "%");  
    }  
  
    @Override//提示任務的執行結果  
    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();  
        }  
    }  
}  
複製代碼

任務的啓動和中止只須要如下幾行代碼：

// 開始任務  
DownloadTask mDownloadTask  = new DownloadTask();  
mDownloadTask .execute();  
   
// 中止任務  
mDownloadTask .cancel(true);  
複製代碼

補充實例：詳解Android中AsyncTask的使用

c.工做原理

• 內部有一個靜態的Handler對象即InternalHandler：
  • 做用：將執行環境從線程池切換到主線程；經過它來發送任務執行的進度以及執行結束等消息。
  • 注意：必須在主線程中建立
• 內部有兩個線程池：
  • SerialExecutor：用於任務的排隊，默認是串行的線程池
  • THREAD_POOL_EXECUTOR：用於真正執行任務。
• 排隊執行過程：
  • 把參數Params封裝爲FutureTask對象，至關於Runnable；
  • 調用SerialExecutor.execute()將FutureTask插入到任務隊列tasks；
  • 若沒有正在活動的AsyncTask任務，則就會執行下一個AsyncTask任務。執行完畢後會繼續執行其餘任務直到全部任務都完成。即默認使用串行方式執行任務。

注意：AsyncTask不適用於進行特別耗時的後臺任務，而是建議用線程池。

推薦閱讀：Android AsyncTask徹底解析，帶你從源碼的角度完全理解、AsyncTask原理及不足

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2.HandlerThread

a.HandlerThread是一個線程類，它繼承自Thread

與普通Thread的區別：具備消息循環的效果。原理：

• 內部HandlerThread.run()方法中有Looper，經過Looper.prepare()來建立消息隊列，並經過Looper.loop()來開啓消息循環。

b實現方法

• 實例化一個HandlerThread對象，參數是該線程的名稱；
• 經過 HandlerThread.start()開啓線程；
• 實例化一個Handler並傳入HandlerThread中的looper對象，使得與HandlerThread綁定；
• 利用Handler便可執行異步任務；
• 當不須要HandlerThread時，經過HandlerThread.quit()/quitSafely()方法來終止線程的執行。

private HandlerThread myHandlerThread ;  
private Handler handler ;  
@Override  
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
    super.onCreate(savedInstanceState);  
   setContentView(R.layout.activity_main);  
   //實例化HandlerThread
   myHandlerThread = new HandlerThread("myHandler") ;  
   //開啓HandlerThread
   myHandlerThread.start();  
   //將Handler對象與HandlerThread線程綁定
   handler =new Handler(myHandlerThread.getLooper()){  
       @Override  
        publicvoid handleMessage(Message msg) {  
           super.handleMessage(msg);  
            // 這裏接收Handler發來的消息，運行在handler_thread線程中  
            //TODO...  
        }  
    };  
   
   //在主線程給Handler發送消息  
   handler.sendEmptyMessage(1) ;  
   new Thread(new Runnable() {  
       @Override  
        publicvoid run() {  
           //在子線程給Handler發送數據  
           handler.sendEmptyMessage(2) ;  
        }  
    }).start();  
}  
@Override  
protected void onDestroy() {  
   super.onDestroy();  
   //終止HandlerThread運行
   myHandlerThread.quit() ;  
}  
複製代碼

補充實例：Android 多線程之HandlerThread 徹底詳解

c.用途：

• 進行串行異步通訊
• 構造IntentService

在以前學習Handler機制時知道在子線程使用Handler的方法，其實HandlerThread的出現使得這一過程變得更加簡便，更多解析見淺析HandlerThread

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3.IntentService

a.IntentService是一個繼承自Service的抽象類

b.優勢：

• 相比於線程：因爲是服務，優先級比線程高，更不容易被系統殺死。所以較適合執行一些高優先級的後臺任務。
• 相比於普通Service：可自動建立子線程來執行任務，且任務執行完畢後自動退出。

c.IntentService內部封裝了HandlerThread和Handler，工做原理：

• 在IntentService.onCreate()裏建立一個Handle對象即HandlerThread，利用其內部的Looper會實例化一個ServiceHandler對象；
• 任務請求的Intent會被封裝到Message並經過ServiceHandler發送給Looper的MessageQueue，最終在HandlerThread中執行；
• 在ServiceHandler.handleMessage()中會調用IntentService.onHandleIntent()，可在該方法中處理後臺任務的邏輯。

圖片來源：Android IntentService的使用和源碼分析

d.使用方法：

• 新建類並繼承IntentService，重寫onHandleIntent()方法，該方法：
  • 運行在：子線程，所以能夠去處理一些耗時操做。
  • 做用：從Intent參數中區分具體的任務並執行這些任務
• 在配置文件中進行註冊。
• 在活動中利用Intent實現IntentService的啓動：

Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
intent.putExtra("xxx",xxx);  
startService(intent);//啓動服務
複製代碼

具體實例見Service篇之IntentService

注意：無需手動中止服務，onHandleIntent()執行結束以後，IntentService會自動中止。

推薦閱讀：Android多線程：IntentService用法&源碼分析

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三.線程池

1.優勢

• 重用線程池中的線程，避免線程的建立和銷燬帶來的性能消耗；
• 有效控制線程池的最大併發數，避免大量的線程之間因互相搶佔系統資源而致使阻塞現象；
• 進行線程管理，提供定時/循環間隔執行等功能。

• 線程池的概念來源：Java中的Executor，它是一個接口。
• 線程池的真正實現：ThreadPoolExecutor，提供一系列參數來配置線程池。

//構造參數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
複製代碼

• corePoolSize：核心線程數
  • 默認狀況下，核心線程會在線程中一直存活。
  • 當設置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut屬性爲
    • true：表示核心線程閒置超過超時時長，會被回收；
    • false：表示核心線程不會被回收，會在線程池中一直存活。
• maximumPoolSize：最大線程數
  • 當活動線程數達到這個數值後，後續的任務將會被阻塞。
• keepAliveTime：非核心線程超時時間
  • 超過這個時長，閒置的非核心線程就會被回收。
  • 當設置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeTout屬性爲true時，keepAliveTime對核心線程一樣有效。
• unit：用於指定keepAliveTime參數的時間單位
  • 單位有：TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等；
• workQueue：任務隊列
  • 經過線程池的execute()方法提交的Runnable對象會存儲在這個參數中。
• threadFactory：線程工廠，可建立新線程
  • 是個接口，只有一個方法Thread newThread(Runnable r)。
• handler：在線程池沒法執行新任務時進行調度。

實例：線程池的原理及實現

3.ThreadPoolExecutor的默認工做策略：

• 若程池中的線程數量未達到核心線程數，則會直接啓動一個核心線程執行任務。
• 若線程池中的線程數量已達到或者超過核心線程數量，則任務會被插入到任務列表等待執行。
  • 若任務沒法插入到任務列表中，每每因爲任務列表已滿，此時若是
    • 線程數量未達到線程池最大線程數，則會啓動一個非核心線程執行任務；
    • 線程數量已達到線程池規定的最大值，則拒絕執行此任務，ThreadPoolExecutor會調用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法來通知調用者。

4.ThreadPoolExecutor線程池的分類：

• FixThreadPool：
  • 含義：線程數量固定的線程池，全部線程都是核心線程，當線程空閒時不會被回收。
  • 特色：能快速響應外界請求。
• CachedThreadPool：
  • 含義：線程數量不定的線程池（最大線程數爲Integer.MAX_VALUE），只有非核心線程，空閒線程有超時機制，超時回收。
  • 特色：適合於執行大量的耗時較少的任務
• ScheduledThreadPool：
  • 含義：核心線程數量固定，非核心線程數量不定。
  • 特色：定時任務和固定週期的任務。
• SingleThreadExecutor：
  • 含義：只有一個核心線程，可確保全部的任務都在同一個線程中按順序執行。
  • 特色：無需處理線程同步問題。

推薦閱讀：Java四種線程池的使用

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