要点提炼|开发艺术之线程

本篇的主要内容是Android的线程和线程池:

  • 概述
  • 线程形态
    • AsyncTask
    • HandlerThread
    • IntentService
  • 线程池

一.概述

1.含义:线程是CPU调度的最小单元。

2.特点:线程是一种受限的系统资源。即线程不可无限制的产生且线程的创建和销毁都有一定的开销。

Q:如何避免频繁创建和销毁线程所带来的系统开销?
A:采用线程池,池中会缓存一定数量的线程,进而达到效果。

3.分类:

  • 按用途可分为两类:
    • 主线程:一般一个进程只有一个主线程,主要处理界面交互相关的逻辑。
    • 子线程:除主线程之外都是子线程,主要用于执行耗时操作
  • 按形态可分为三类:
    • AsyncTask:底层封装了线程池和Handler,便于执行后台任务以及在主线程中进行UI操作。
    • HandlerThread:一种具有消息循环的线程,其内部可使用Handler。
    • IntentService:是一种异步、会自动停止的服务,内部采用HandlerThread。

二.线程形态

对于主线程和子线程相信已经非常熟悉了,现在主要学习以下三种形态的线程:

1.AsyncTask

a.AsyncTask:一种轻量级的异步任务类。

在Android中实现异步任务机制有两种方式:Handler和AsyncTask。

  • Handler机制存在的问题:代码相对臃肿;多任务同时执行时不易精确控制线程。
  • 引入AsyncTask的好处:创建异步任务更简单,直接继承它可方便实现后台异步任务的执行和进度的回调更新UI,而无需编写任务线程和Handler实例就能完成相同的任务。

b.AsyncTask是抽象的泛型类,其组成成员有:

  • 三个泛型参数:
    • Params:表示执行AsyncTask需要传入的参数,可用于在后台任务中使用;
    • Progress:表示后台任务执行的进度;
    • Result: 表示后台任务的返回结果的类型;
    • 若没有传递具体的参数,这三个泛型参数都可使用void。如:
//含义:在执行AsyncTask时不需要传入参数给后台任务、使用整型数据来作为进度显示单位,最后使用布尔型数据来反馈执行结果
public abstract class AsyncTask<Void, Integer, Boolean>
  • 五个核心方法:
    • onPreExecute()
      • 运行在:主线程
      • 调用时刻:在异步任务执行之前被调用
      • 作用:可用于进行一些界面上的初始化操作
    • doInBackground(Params…params)
      • 运行在:子线程
      • 作用:可用于处理所有的耗时任务。若需要更新UI需调用 publishProgress(Progress...)方法
      • 注意:任务一旦完成就通过return语句将任务的执行结果返回,若Result被指定为void,就可不返回执行结果
    • onProgressUpdate(Progress…values)
      • 运行在:主线程
      • 调用时刻:在后台任务中调用publishProgress(Progress...)之后该方法会被调用
      • 作用:可利用方法中携带的参数如Progress来对UI进行相应地更新
    • onPostExecute(Result result)
      • 运行在:主线程
      • 调用时刻:在异步任务执行完毕并通过return语句返回时被调用
      • 作用:可利用方法中返回的数据来进行一些UI操作
    • onCancelled()
      • 运行在:主线程
      • 调用时刻:当异步任务被取消时被调用
      • 作用:可用于做界面取消的更新
    • 注意:
      • 不要直接调用onPreExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()、onPostExecute)和onCancelled()方法
      • AsyncTask对象必须在主线程创建
  • 开始和结束异步任务的方法:
    • execute(Params...params)
      • 必须在主线程中调用
      • 作用:表示开始一个异步任务
      • 注意:一个异步对象只能调用一次execute()方法
    • cancel(booleanmayInterruptIfRunning)
      • 必须在主线程中调用
      • 作用:表示停止一个异步任务

比如自定义一个AsyncTask,来模拟一个下载任务:

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {  
  
    @Override//初始化一个ProgressDialog  
    protected void onPreExecute() {  
        progressDialog.show();  
    }  
  
    @Override//具体的下载逻辑
    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//显示当前的下载进度
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {  
        progressDialog.setMessage("当前下载进度:" + values[0] + "%");  
    }  
  
    @Override//提示任务的执行结果  
    protected void onPostExecute(Boolean result) {  
        progressDialog.dismiss();  
        if (result) {  
            Toast.makeText(context, "下载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        } else {  
            Toast.makeText(context, "下载失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();  
        }  
    }  
}  

任务的启动和停止只需要以下几行代码:

// 开始任务  
DownloadTask mDownloadTask  = new DownloadTask();  
mDownloadTask .execute();  
   
// 停止任务  
mDownloadTask .cancel(true);  

补充实例详解Android中AsyncTask的使用

c.工作原理

  • 内部有一个静态的Handler对象即InternalHandler
    • 作用:将执行环境从线程池切换到主线程;通过它来发送任务执行的进度以及执行结束等消息。
    • 注意:必须在主线程中创建
  • 内部有两个线程池:
    • SerialExecutor:用于任务的排队,默认是串行的线程池
    • THREAD_POOL_EXECUTOR:用于真正执行任务。
  • 排队执行过程:
    • 把参数Params封装为FutureTask对象,相当于Runnable;
    • 调用SerialExecutor.execute()将FutureTask插入到任务队列tasks;
    • 若没有正在活动的AsyncTask任务,则就会执行下一个AsyncTask任务。执行完毕后会继续执行其他任务直到所有任务都完成。即默认使用串行方式执行任务。

注意:AsyncTask不适用于进行特别耗时的后台任务,而是建议用线程池。

推荐阅读Android AsyncTask完全解析,带你从源码的角度彻底理解AsyncTask原理及不足


2.HandlerThread

a.HandlerThread是一个线程类,它继承自Thread

与普通Thread的区别:具有消息循环的效果。原理:

  • 内部HandlerThread.run()方法中有Looper,通过Looper.prepare()来创建消息队列,并通过Looper.loop()来开启消息循环。

b实现方法

  • 实例化一个HandlerThread对象,参数是该线程的名称;
  • 通过 HandlerThread.start()开启线程;
  • 实例化一个Handler并传入HandlerThread中的looper对象,使得与HandlerThread绑定;
  • 利用Handler即可执行异步任务;
  • 当不需要HandlerThread时,通过HandlerThread.quit()/quitSafely()方法来终止线程的执行。
private HandlerThread myHandlerThread ;  
private Handler handler ;  
@Override  
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
    super.onCreate(savedInstanceState);  
   setContentView(R.layout.activity_main);  
   //实例化HandlerThread
   myHandlerThread = new HandlerThread("myHandler") ;  
   //开启HandlerThread
   myHandlerThread.start();  
   //将Handler对象与HandlerThread线程绑定
   handler =new Handler(myHandlerThread.getLooper()){  
       @Override  
        publicvoid handleMessage(Message msg) {  
           super.handleMessage(msg);  
            // 这里接收Handler发来的消息,运行在handler_thread线程中  
            //TODO...  
        }  
    };  
   
   //在主线程给Handler发送消息  
   handler.sendEmptyMessage(1) ;  
   new Thread(new Runnable() {  
       @Override  
        publicvoid run() {  
           //在子线程给Handler发送数据  
           handler.sendEmptyMessage(2) ;  
        }  
    }).start();  
}  
@Override  
protected void onDestroy() {  
   super.onDestroy();  
   //终止HandlerThread运行
   myHandlerThread.quit() ;  
}  

补充实例Android 多线程之HandlerThread 完全详解

c.用途:

  • 进行串行异步通信
  • 构造IntentService

在之前学习Handler机制时知道在子线程使用Handler的方法,其实HandlerThread的出现使得这一过程变得更加简便,更多解析见浅析HandlerThread


3.IntentService

a.IntentService是一个继承自Service的抽象类

b.优点:

  • 相比于线程:由于是服务,优先级比线程高,更不容易被系统杀死。因此较适合执行一些高优先级的后台任务。
  • 相比于普通Service:可自动创建子线程来执行任务,且任务执行完毕后自动退出

c.IntentService内部封装了HandlerThread和Handler,工作原理:

  • IntentService.onCreate()里创建一个Handle对象即HandlerThread,利用其内部的Looper会实例化一个ServiceHandler对象;
  • 任务请求的Intent会被封装到Message并通过ServiceHandler发送给Looper的MessageQueue,最终在HandlerThread中执行;
  • ServiceHandler.handleMessage()中会调用IntentService.onHandleIntent(),可在该方法中处理后台任务的逻辑。
流程图

图片来源Android IntentService的使用和源码分析

d.使用方法:

  • 新建类并继承IntentService,重写onHandleIntent()方法,该方法:
    • 运行在:子线程,因此可以去处理一些耗时操作。
    • 作用:从Intent参数中区分具体的任务并执行这些任务
  • 在配置文件中进行注册。
  • 在活动中利用Intent实现IntentService的启动:
Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
intent.putExtra("xxx",xxx);  
startService(intent);//启动服务

具体实例见Service篇之IntentService

注意:无需手动停止服务,onHandleIntent()执行结束之后,IntentService会自动停止。

推荐阅读Android多线程:IntentService用法&源码分析


三.线程池

1.优点

  • 重用线程池中的线程,避免线程的创建和销毁带来的性能消耗;
  • 有效控制线程池的最大并发数,避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致阻塞现象;
  • 进行线程管理,提供定时/循环间隔执行等功能。
  • 线程池的概念来源:Java中的Executor,它是一个接口。
  • 线程池的真正实现:ThreadPoolExecutor,提供一系列参数来配置线程池。
//构造参数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
  • corePoolSize:核心线程数
    • 默认情况下,核心线程会在线程中一直存活。
    • 当设置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性为
      • true:表示核心线程闲置超过超时时长,会被回收;
      • false:表示核心线程不会被回收,会在线程池中一直存活。
  • maximumPoolSize:最大线程数
    • 当活动线程数达到这个数值后,后续的任务将会被阻塞。
  • keepAliveTime:非核心线程超时时间
    • 超过这个时长,闲置的非核心线程就会被回收。
    • 当设置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeTout属性为true时,keepAliveTime对核心线程同样有效。
  • unit:用于指定keepAliveTime参数的时间单位
    • 单位有:TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等;
  • workQueue:任务队列
    • 通过线程池的execute()方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中。
  • threadFactory:线程工厂,可创建新线程
    • 是个接口,只有一个方法Thread newThread(Runnable r)
  • handler:在线程池无法执行新任务时进行调度。

实例线程池的原理及实现

3.ThreadPoolExecutor的默认工作策略

  • 若程池中的线程数量未达到核心线程数,则会直接启动一个核心线程执行任务。
  • 若线程池中的线程数量已达到或者超过核心线程数量,则任务会被插入到任务列表等待执行。
    • 若任务无法插入到任务列表中,往往由于任务列表已满,此时如果
      • 线程数量未达到线程池最大线程数,则会启动一个非核心线程执行任务;
      • 线程数量已达到线程池规定的最大值,则拒绝执行此任务,ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

4.ThreadPoolExecutor线程池的分类:

  • FixThreadPool
    • 含义:线程数量固定的线程池,所有线程都是核心线程,当线程空闲时不会被回收。
    • 特点:能快速响应外界请求。
  • CachedThreadPool
    • 含义:线程数量不定的线程池(最大线程数为Integer.MAX_VALUE),只有非核心线程,空闲线程有超时机制,超时回收。
    • 特点:适合于执行大量的耗时较少的任务
  • ScheduledThreadPool
    • 含义:核心线程数量固定,非核心线程数量不定
    • 特点:定时任务和固定周期的任务。
  • SingleThreadExecutor
    • 含义:只有一个核心线程,可确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。
    • 特点:无需处理线程同步问题。

推荐阅读Java四种线程池的使用


希望这篇文章对你有帮助~

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