关于多线程

线程运行机制

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  • 单核cpu,同一时刻只能处理一个线程,多核cpu同一时刻可以处理多个线程
  • 操作系统为每个运行线程安排一定的CPU时间----时间片,系统通过一种循环的方式为线程提供时间片,线程在自己的时间内运行,因为时间相当短,多个线程频繁地发生切换,因此给用户的感觉就是好像多个线程同时运行一样。

线程池

Android中耗时的操作,都会开子线程,线程的创建和销毁是要消耗系统资源的。为了减少频繁的线程的创建和销毁带来的不必要的开销,可以使用线程池。 线程池的优点:

  • 重用线程池中的线程,减少因对象创建,销毁所带来的性能开销
  • 能有效的控制线程的最大并发数,提高系统资源利用率,同时避免过多的资源竞争,避免堵塞;
  • 能够多线程进行简单的管理,使线程的使用简单、高效。

线程池的应用非常广泛,在众多的开源框架中也总能看到线程池的踪影。

线程池涉及的类

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  • Executor:Java里面线程池的顶级接口。
  • ExecutorService:真正的线程池接口。
  • ScheduledExecutorService:能和Timer/TimerTask类似,解决那些需要任务重复执行的问题。
  • ThreadPoolExecutor(重点):ExecutorService的默认实现。
  • ScheduledThreadPoolExecutor:继承ThreadPoolExecutorScheduledExecutorService接口实现,周期性任务调度的类实现。
  • Executors:可以一行代码创建一些常见的线程池。

ThreadPoolExecutor介绍

//构造方法
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心池的大小
                              int maximumPoolSize,//线程池最大线程数
                              long keepAliveTime,//保持时间
                              TimeUnit unit,//时间单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,//任务队列
                              ThreadFactory threadFactory,//线程工厂
                              RejectedExecutionHandler handler) //异常的捕捉器

构造相关参数解释

  • corePoolSize:核心池的大小,这个参数跟后面讲述的线程池的实现原理有非常大的关系。在创建了线程池后,默认情况下,线程池中并没有任何线程,而是等待有任务到来才创建线程去执行任务,除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法,从这2个方法的名字就可以看出,是预创建线程的意思,即在没有任务到来之前就创建corePoolSize个线程或者一个线程。默认情况下,在创建了线程池后,线程池中的线程数为0,当有任务来之后,就会创建一个线程去执行任务,当线程池中的线程数目达到corePoolSize后,就会把到达的任务放到缓存队列当中;
  • maximumPoolSize:线程池最大线程数,这个参数也是一个非常重要的参数,它表示在线程池中最多能创建多少个线程;
  • keepAliveTime:表示线程没有任务执行时最多保持多久时间会终止。默认情况下,只有当线程池中的线程数大于corePoolSize时,keepAliveTime才会起作用,直到线程池中的线程数不大于corePoolSize,即当线程池中的线程数大于corePoolSize时,如果一个线程空闲的时间达到keepAliveTime,则会终止,直到线程池中的线程数不超过corePoolSize。但是如果调用了allowCoreThreadTimeOut(boolean)方法,在线程池中的线程数不大于corePoolSize时,keepAliveTime参数也会起作用,直到线程池中的线程数为0;
  • unit:参数keepAliveTime的时间单位,有7种取值
TimeUnit.DAYS;               //天
TimeUnit.HOURS;             //小时
TimeUnit.MINUTES;           //分钟
TimeUnit.SECONDS;           //秒
TimeUnit.MILLISECONDS;      //毫秒
TimeUnit.MICROSECONDS;      //微妙
TimeUnit.NANOSECONDS;       //纳秒
  • workQueue : (任务队列),是一个阻塞队列,用来存储等待执行的任务,这个参数的选择也很重要,会对线程池的运行过程产生重大影响,参考BlockingQueue
ArrayBlockingQueue;  //有界队列
LinkedBlockingQueue;  //无界队列
PriorityBlockingQueue;  //优先级队列
SynchronousQueue;  //交替队列
  • threadFactory : 线程工厂,如何去创建线程的
  • handler : 任务队列添加异常的捕捉器,参考 RejectedExecutionHandler
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:也是丢弃任务,但是不抛出异常。 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列最前面的任务,然后重新尝试执行任务(重复此过程)
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务 

基础API的介绍

  • isShutdown() : 判断线程池是否关闭
  • isTerminated() : 判断线程池中任务是否执行完成
  • shutdown() : 调用后不再接收新任务,如果里面有任务,就执行完
  • shutdownNow() : 调用后不再接受新任务,如果有等待任务,移出队列;有正在执行的,尝试停止之
  • submit() : 提交执行任务
  • execute() : 执行任务

任务提交给线程池之后的处理策略(重要)

  1. 如果当前线程池中的线程数目小于corePoolSize,则每来一个任务,就会创建新的线程执行这个任务;
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  1. 如果当前线程池中的线程数目等于corePoolSize,则每来一个任务,会尝试将其添加到任务缓存队列当中
    • 若添加成功,则该任务会等待空闲线程将其取出去执行;
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  • 若添加失败(一般来说是任务缓存队列已满,针对的是有界队列),则会尝试创建新的线程去执行这个任务;
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  1. 如果当前线程池中的线程数目达到maximumPoolSize,则会采取任务拒绝策略进行处理;
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  1. 如果线程池中的线程数量大于 corePoolSize时,如果某线程空闲时间超过keepAliveTime,线程将被终止,直至线程池中的线程数目不大于corePoolSize;如果允许为核心池中的线程设置存活时间,那么核心池中的线程空闲时间超过keepAliveTime,线程也会被终止。

阻塞队列的介绍(BlockingQueue)

阻塞队列,如果BlockingQueue是空的,从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒,同样,如果BlockingQueue是满的,任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue里有空间时才会被唤醒继续操作。

  1. 基础API介绍

    • 往队列中加元素的方法

      • add(E) : 非阻塞方法, 把元素加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则抛出异常。
      • offer(E) : 非阻塞, 表示如果可能的话,将元素加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false。
      • put(E):阻塞方法, 把元素加到BlockingQueue里,如果BlockingQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里有空间再继续。
    • 从队列中取元素的方法

      • poll(time): 阻塞方法,取走BlockingQueue里排在首位的元素,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null。
      • take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到BlockingQueue有新的对象被加入为止。
  2. 子类介绍

    • ArrayBlockingQueue(有界队列): FIFO 队列,规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小

    • LinkedBlockingQueue(无界队列):FIFO 队列,大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定。

    • PriorityBlockingQueue:优先级队列, 类似于LinkedBlockingQueue,但队列中元素非 FIFO, 依据对象的自然排序顺序或者是构造函数所带的Comparator决定的顺序

    • SynchronousQueue(直接提交策略): 交替队列,队列中操作时必须是先放进去,接着取出来,交替着去处理元素的添加和移除,这是一个很有意思的阻塞队列,其中每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作,同样任何一个移除操作都等待另一个线程的插入操作。因此此队列内部其 实没有任何一个元素,或者说容量是0,严格说并不是一种容器。由于队列没有容量,因此不能调用peek操作,因为只有移除元素时才有元素。

RejectedExecutionHandler介绍

实现的子类介绍

  • ThreadPoolExecutor.AbortPolicy

    当添加任务出错时的策略捕获器,如果出现错误,则直接抛出异常

  • ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy

    当添加任务出错时的策略捕获器,如果出现错误,直接执行加入的任务

  • ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy

    当添加任务出错时的策略捕获器,如果出现错误,移除第一个任务,执行加入的任务

  • ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy

    当添加任务出错时的策略捕获器,如果出现错误,不做处理

Executors

帮助我们方便的生成一些常用的线程池,ThreadPoolExecutor是Executors类的底层实现

newSingleThreadExecutor(单线程池)

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池可以保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

newFixedThreadPool (固定线程池)

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。

newCachedThreadPool(缓存线程池)

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。

newScheduledThreadPool(无限线程池)

创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

线程池的创建

private ThreadPoolExecutor mThreadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(3);

线程池中执行Runnable

mThreadPoolExecutor.execute(downloadTask);

取消下载

private void cancelDownload(DownloadInfo downloadInfo) {
    ThreadPoolProxy.getInstance().remove(downloadInfo.getDownloadTask());
    downloadInfo.setDownloadStatus(STATE_UN_DOWNLOAD);
    notifyObservers(downloadInfo);
}

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