Android线程

3.4 Android线程

3.4.1 简介

在Android中默认情况下一个进程只有一个线程,也就是主线程,其他线程都是子线程,也叫工作线程。主线程主要处理和界面相关的事情,而子线程则往往用于执行耗时操作。

在Android中除了Thread,还有HandlerThread、AsyncTask以及IntentService等也都扮演着线程的角色,只是它们具有不同的特性和使用场景。AsyncTask封装了线程池和Handler,它主要是为了方便开发者在子线程中更新UI。HandlerThread是一种具有消息循环的线程,在它的内部可以使用Handler。IntentService是一个服务,它内部采用HandlerThread来执行任务,当任务执行完毕后就会自动退出。因为它是服务的缘故,所以和后台线程相比,它比较不容易被系统杀死。

3.4.2 ActivityThread

ActivityThread就是我们所说的UI主线程,看一下其main函数:

public static void main(String[] args) {
    ...
    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();

    thread.attach(false);

    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }

    AsyncTask.init();

    if (false) {
        Looper.myLooper().setMessageLogging(new LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
    }

    Looper.loop();

  `  throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

其经典模型,就是:

void main() {
    init();
    createWindow();
    showWindow();
    while (true) {
        Message msg = getMessage();
        dispatchMessage(msg);
    }
}

3.4.3 Android中的线程形态

AsyncTask

AsyncTask是一个抽象泛型类,它提供了Params、Progress、Result三个泛型参数,如果task确实不需要传递具体的参数,那么都可以设置为Void。下面是它的四个核心方法:onPreExecute、doInBackground、onProgressUpdate和onPostResult,其中doInBackground不是在主线程执行的。

AsyncTask的使用过程中的限制条件:

  1. AsyncTask对象必须在主线程中创建,而且execute方法必须在主线程中调用。
  2. 一个AsyncTask对象只能执行一次,即只能调用一次execute方法,否则会报运行时异常。
  3. 在Android1.6之前,AsyncTask是串行执行任务的,Android1.6的时候AsyncTask开始采用线程池并行处理任务,但是从Android3.0开始,为了避免AsyncTask带来的并发错误,AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务,但是我们可以使用AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行执行任务。

AsyncTask的原理:

  1. AsyncTask中有两个线程池:SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR。前者是用于任务的排队,默认是串行的线程池;后者用于真正执行任务。AsyncTask中有一个Handler,即InternalHandler,用于将执行环境从线程池切换到主线程,AsyncTask就是通过InternalHandler来发送任务执行的进度以及执行结束等消息。
  2. AsyncTask排队执行过程:系统先把参数Params封装为FutureTask;接着将这个FutureTask提交给SerialExecutor的execute方法,该方法先把FutureTask插入到任务队列tasks中,然后从这个tasks中依次取出任务提交给THREAD_POOL_EXECUTOR执行。

HandlerThread

HandlerThread就是一种可以使用Handler的Thread,它的实现就是在run方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列,并通过Looper.loop()来开启消息循环,这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了,外界可以通过Handler的消息方式通知HandlerThread执行一个具体的任务。HandlerThread的run方法是一个无限循环,因此当明确不需要再使用HandlerThread的时候,可以通过它的quit或者quitSafely方法来终止线程的执行。HandlerThread的最主要的应用场景就是用在IntentService中。

IntentService

IntentService是一个继承自Service的抽象类,要使用它就要创建它的子类。IntentService适合执行一些高优先级的后台任务,这样不容易被系统杀死。IntentService的onCreate方法中会创建HandlerThread,并使用HandlerThread的Looper来构造一个Handler对象ServiceHandler,这样通过ServiceHandler对象发送的消息最终都会在HandlerThread中执行。IntentService会将Intent封装到Message中,通过ServiceHandler发送出去,在ServiceHandler的handleMessage方法中会调用IntentService的抽象方法onHandleIntent,所以IntentService的子类都要是实现这个方法。

3.4.4 线程池

Executor只是一个接口,真正的线程池是ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor执行任务的规则:

  1. 如果线程池中的线程数未达到核心线程的数量,那么会直接启动一个核心线程来执行任务;
  2. 如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量,那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行;
  3. 如果在步骤2中无法将任务插入到的任务队列中,比如任务队列已满,这个时候如果线程数量没有达到规定的最大值,那么会立刻启动非核心线程来执行这个任务;
  4. 如果步骤3中线程数量已经达到线程池规定的最大值,那么就拒绝执行此任务,ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

其中AsyncTask的THREAD_POOL_EXECUTOR线程池的配置:

  1. corePoolSize=CPU核心数+1;
  2. maximumPoolSize=2倍的CPU核心数+1;
  3. 核心线程无超时机制,非核心线程在闲置时间的超时时间为1s;
  4. 任务队列的容量为128。

常见的4类具有不同功能特性的线程池:

  1. FixedThreadPool:线程数量固定的线程池,它只有核心线程;
  2. CachedThreadPool:线程数量不固定的线程池,它只有非核心线程;
  3. ScheduledThreadPool:核心线程数量固定,非核心线程数量没有限制的线程池,主要用于执行定时任务和具有固定周期的任务;
  4. SingleThreadPool:只有一个核心线程的线程池,确保了所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。

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