关于多线程

2017-08-10 本文已影响0人黑石ZB

线程运行机制

thread1.png

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

task.png

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)

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；

task1.png

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；

task2.png

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；

task3.png

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；

task4.png

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。

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。
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);
}