《Android開發藝術探索》第11章 Android的線程和線程池

第11章 Android的線程和線程池

11.1 主線程和子線程

(1)在Java中默認狀況下一個進程只有一個線程，也就是主線程，其餘線程都是子線程，也叫工做線程。Android中的主線程主要處理和界面相關的事情，而子線程則每每用於執行耗時操做。線程的建立和銷燬的開銷較大，因此若是一個進程要頻繁地建立和銷燬線程的話，都會採用線程池的方式。
(2)在Android中除了Thread，還有HandlerThread、AsyncTask以及IntentService等也都扮演着線程的角色，只是它們具備不一樣的特性和使用場景。AsyncTask封裝了線程池和Handler，它主要是爲了方便開發者在子線程中更新UI。HandlerThread是一種具備消息循環的線程，在它的內部可使用Handler。IntentService是一個服務，它內部採用HandlerThread來執行任務，當任務執行完畢後就會自動退出。由於它是服務的緣故，因此和後臺線程相比，它比較不容易被系統殺死。
(3)從Android 3.0開始，系統要求網絡訪問必須在子線程中進行，不然網絡訪問將會失敗並拋出NetworkOnMainThreadException這個異常，這樣作是爲了不主線程因爲被耗時操做所阻塞從而出現ANR現象。
(4)AsyncTask是一個抽象泛型類，它提供了Params、Progress、Result三個泛型參數，若是task確實不須要傳遞具體的參數，那麼均可以設置爲Void。下面是它的四個核心方法，其中doInBackground不是在主線程執行的。
onPreExecute、doInBackground、onProgressUpdate、onPostResult

11.2 Android中的線程形態

(1)AsyncTask的使用過程當中的條件限制：
1.AsyncTask的類必須在主線程中加載，這個過程在Android 4.1及以上版本中已經被系統自動完成。
2.AsyncTask對象必須在主線程中建立，execute方法必須在UI線程中調用。
3.一個AsyncTask對象只能執行一次，即只能調用一次execute方法，不然會報運行時異常。
4.在Android 1.6以前，AsyncTask是串行執行任務的，Android 1.6的時候AsyncTask開始採用線程池並行處理任務，可是從Android 3.0開始，爲了不AsyncTask帶來的併發錯誤，AsyncTask又採用一個線程來串行執行任務。儘管如此，在Android 3.0以及後續版本中，咱們可使用AsyncTask的executeOnExecutor方法來並行執行任務。可是這個方法是Android 3.0新添加的方法，並不能在低版本上使用。
(2)AsyncTask的原理
1.AsyncTask中有兩個線程池：SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR。前者是用於任務的排隊，默認是串行的線程池；後者用於真正執行任務。AsyncTask中還有一個Handler，即InternalHandler，用於將執行環境從線程池切換到主線程。AsyncTask內部就是經過InternalHandler來發送任務執行的進度以及執行結束等消息。
2.AsyncTask排隊執行過程：系統先把參數Params封裝爲FutureTask對象，它至關於Runnable；接着將FutureTask交給SerialExecutor的execute方法，它先把FutureTask插入到任務隊列tasks中，若是這個時候沒有正在活動的AsyncTask任務，那麼就會執行下一個AsyncTask任務，同時當一個AsyncTask任務執行完畢以後，AsyncTask會繼續執行其餘任務直到全部任務都被執行爲止。
(3)HandlerThread就是一種可使用Handler的Thread，它的實現就是在run方法中經過Looper.prepare()來建立消息隊列，並經過Looper.loop()來開啓消息循環，這樣在實際的使用中就容許在HandlerThread中建立Handler了，外界能夠經過Handler的消息方式通知HandlerThread執行一個具體的任務。HandlerThread的run方法是一個無限循環，所以當明確不須要再使用HandlerThread的時候，能夠經過它的quit或者quitSafely方法來終止線程的執行。HandlerThread的最主要的應用場景就是用在IntentService中。
(4)IntentService是一個繼承自Service的抽象類，要使用它就要建立它的子類。IntentService適合執行一些高優先級的後臺任務，這樣不容易被系統殺死。IntentService的onCreate方法中會建立HandlerThread，並使用HandlerThread的Looper來構造一個Handler對象ServiceHandler，這樣經過ServiceHandler對象發送的消息最終都會在HandlerThread中執行。IntentService會將Intent封裝到Message中，經過ServiceHandler發送出去，在ServiceHandler的handleMessage方法中會調用IntentService的抽象方法onHandleIntent，因此IntentService的子類都要實現這個方法。

11.3 Android中的線程池

(1)使用線程池的好處：
1.重用線程，避免線程的建立和銷燬帶來的性能開銷；
2.能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的阻塞現象；
3.可以對線程進行簡單的管理，並提供定時執行以及指定間隔循環執行等功能。
(2)Executor只是一個接口，真正的線程池是ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor提供了一系列參數來配置線程池，經過不一樣的參數能夠建立不一樣的線程池，Android的線程池都是經過Executors提供的工廠方法獲得的。
(3)ThreadPoolExecutor的構造參數
1.corePoolSize：核心線程數，默認狀況下，核心線程會在線程池中一直存活；
2.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；
3.keepAliveTime：非核心線程閒置時的超時時長，超過這個時長，閒置的非核心線程就會被回收；
4.unit：用於指定keepAliveTime參數的時間單位，有TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等；
5.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；
6.threadFactory：線程工廠，爲線程池提供建立新線程的功能。它是一個接口，它只有一個方法Thread newThread(Runnable r)；
7.RejectedExecutionHandler：當線程池沒法執行新任務時，多是因爲任務隊列已滿或者是沒法成功執行任務，這個時候就會調用這個Handler的rejectedExecution方法來通知調用者，默認狀況下，rejectedExecution會直接拋出一個rejectedExecutionException。
(4)ThreadPoolExecutor執行任務的規則：
1.若是線程池中的線程數未達到核心線程的數量，那麼會直接啓動一個核心線程來執行任務；
2.若是線程池中的線程數量已經達到或者超過核心線程的數量，那麼任務會被插入到任務隊列中排隊等待執行；
3.若是在步驟2中沒法將任務插入到的任務隊列中，多是任務隊列已滿，這個時候若是線程數量沒有達到規定的最大值，那麼會馬上啓動非核心線程來執行這個任務；
4.若是步驟3中線程數量已經達到線程池規定的最大值，那麼就拒絕執行此任務，ThreadPoolExecutor會調用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法來通知調用者。
(5)AsyncTask的THREAD_POOL_EXECUTOR線程池的配置：
1.corePoolSize=CPU核心數+1；
2.maximumPoolSize=2倍的CPU核心數+1；
3.核心線程無超時機制，非核心線程在閒置時間的超時時間爲1s；
4.任務隊列的容量爲128。
(6)Android中常見的4類具備不一樣功能特性的線程池：
1.FixedThreadPool：線程數量固定的線程池，它只有核心線程；
2.CachedThreadPool：線程數量不固定的線程池，它只有非核心線程；
3.ScheduledThreadPool：核心線程數量固定，非核心線程數量沒有限制的線程池，主要用於執行定時任務和具備固定週期的任務；
4.SingleThreadPool：只有一個核心線程的線程池，確保了全部的任務都在同一個線程中按順序執行。