Android开发艺术之线程
本篇的主要内容是Android的线程和线程池:
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概述
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线程形态
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AsyncTask
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HandlerThread
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IntentService
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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:
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按用途可分为两类:
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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。
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子线程:除主线程之外都是子线程,主要用于执行耗时操作。
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按形态可分为三类:
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AsyncTask:底层封装了线程池和Handler,便于执行后台任务以及在子线程中进行UI操作。
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HandlerThread:一种具有消息循环的线程,其内部可使用Handler。
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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:(https://www.jianshu.com/p/1c79fb5296b6" target="_blank">Handler]和AsyncTask。
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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。
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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:
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三个泛型参数:
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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>
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五个核心方法:
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onPreExecute()
: -
运行在:主线程
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调用时刻:在异步任务执行之前被调用
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作用:可用于进行一些界面上的初始化操作
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doInBackground(Params…params)
: -
运行在:子线程
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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
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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
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onPostExecute(Result result)
: -
运行在:主线程
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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
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作用:可利用方法中返回的数据来进行一些UI操作
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onCancelled()
: -
运行在:主线程
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调用时刻:当异步任务被取消时被调用
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作用:可用于做界面取消的更新
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注意:
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不要直接调用onPreExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()、onPostExecute)和onCancelled()方法
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AsyncTask对象必须在主线程创建
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开始和结束异步任务的方法:
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execute(Params...params)
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必须在主线程中调用
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作用:表示开始一个异步任务
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注意:一个异步对象只能调用一次execute()方法
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cancel(booleanmayInterruptIfRunning)
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必须在主线程中调用
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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);
c.工作原理
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内部有一个静态的Handler对象即InternalHandler:
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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。
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注意:必须在主线程中创建
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内部有两个线程池:
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SerialExecutor:用于任务的排队,默认是串行的线程池
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THREAD_POOL_EXECUTOR:用于真正执行任务。
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排队执行过程:
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把参数Params封装为FutureTask对象,相当于Runnable;
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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。
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
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实例化一个HandlerThread对象,参数是该线程的名称;
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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;
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利用Handler即可执行异步任务;
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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() ;
}
c.用途:
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进行串行异步通信
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构造IntentService
在之前学习浅析HandlerThread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:
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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。
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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:
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在
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;
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在
ServiceHandler.handleMessage()
中会调用IntentService.onHandleIntent()
,可在该方法中处理后台任务的逻辑。
d.使用方法:
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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。
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作用:从Intent参数中区分具体的任务并执行这些任务
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在配置文件中进行注册。
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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
注意:无需手动停止服务,
onHandleIntent()
执行结束之后,IntentService会自动停止。
三.线程池
1.优点
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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;
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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;
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进行线程管理,提供定时/循环间隔执行等功能。
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线程池的概念来源:Java中的Executor,它是一个接口。
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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) {
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corePoolSize:核心线程数
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默认情况下,核心线程会在线程中一直存活。
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当设置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性为
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true:表示核心线程闲置超过超时时长,会被回收;
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false:表示核心线程不会被回收,会在线程池中一直存活。
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maximumPoolSize:最大线程数
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当活动线程数达到这个数值后,后续的任务将会被阻塞。
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keepAliveTime:非核心线程超时时间
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超过这个时长,闲置的非核心线程就会被回收。
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当设置ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeTout属性为true时,keepAliveTime对核心线程同样有效。
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unit:用于指定keepAliveTime参数的时间单位
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单位有:TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等;
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workQueue:任务队列
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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
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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。
3.ThreadPoolExecutor的默认工作策略:
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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。
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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。
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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
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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;
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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:
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FixThreadPool:
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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。
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特点:能快速响应外界请求。
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CachedThreadPool:
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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。
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特点:适合于执行大量的耗时较少的任务
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ScheduledThreadPool:
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含义:核心线程数量固定,非核心线程数量不定。
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特点:定时任务和固定周期的任务。
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SingleThreadExecutor:
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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。
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特点:无需处理线程同步问题。
我自己是一名从事了5年Android的老程序员,辞职目前在做讲师,今年年初我花了一个月整理了一份最适合2019年学习的Android学习干货,各个方面都有整理,送给每一位Android开发的小伙伴,这里是开发者聚集地,欢迎初学和进阶中的小伙伴。
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