Android线程和线程池

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主线程与子线程

1. 主线程：主线程主要处理UI交互，需要在任何时候都有较高的响应速度，否则界面会产生卡顿。主线程中不能执行耗时任务，否则会出现ANR。主要作用是运行四大组件，处理它们和用户的交互
2. 子线程：也叫工作线程，除主线程以外的线程都叫子线程。主要用来处理耗时任务，如网络请求、I/O。

Android中的线程形态

Android中除了传统的Thread之外，还包含了AsyncTask、HandlerThread以及IntentService，这三者底层实现也是Thread，但它们有特殊的形态和各自的优缺点。

1. AsyncTask

• 一种轻量级的异步任务类，可以在线程池中执行后台任务，然后把进度和结果传递给主线程，并在主线程中更新UI。AsyncTask内部封装了Thread和Handler。
• AsyncTask是一个抽象泛型类，提供了三个参数Params、Progress和Result，Params表示参数，Progress表示后台任务执行的进度类型，Result表示返回结果的类型。

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> 

• 四个核心方法：onPreExecute=异步任务执行之前调用，可做一些准备工作（主线程）、doInBackground=用于执行异步任务（线程池）,在此方法中调用publishProgress可以更新任务进度，onProgressUpdate=后台任务进度发生改变会调用（主线程）、onPostExecute=异步任务执行完成之后，该方法被调用（主线程）
• 除了上面的四个方法，AsyncTask还提供了onCancelled方法（主线程），异步任务取消时，onCancelled会被调用，这个时候onPostExecute不会被调用。
• AsyncTask使用过程中有几个限制：AsyncTask必须在主线程中创建和加载，execute方法也要在主线程中调用，execute方法只能调用一次，不然会报错。不要在程序中直接调用上面四个核心方法。
• version < Android1.6：串行执行任务，Android1.6 <= version < Android3.0：采用线程池并行执行任务，version >= Android3.0：线程池串行执行任务，不过仍可通过executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, xxx)指定并发线程池来并行执行任务。
• AsyncTask原理分析：1、AsyncTask的构造方法中会初始化一个sHandler:InternalHandler对象，还会初始化一个mWorker:WorkerRunnable对象（执行doInBackgroud，并且把结果发送个sHandler），还有会用mWorker初始化mFuture:FutureTask对象（可取消、可查询任务是否完成，可获取任务结果）。2、execute方法会默认使用sDefaultExecute（串行线程池）来调用executeOnExecutor方法，这个方法中会调用onPreExecute，并且会把mFuture作为一个Runnable（任务）插入线程池的队列mTask。3、如果此时没有active的AsyncTask任务，就会调用scheduleNext来执行队列中的下一个AsyncTask，直到所有任务被执行完为止。4、mFuture任务执行完成后会发送消息给sHandler对象，sHandler处理消息时调用onPostExecute把结果传递给主线程处理

2. HandlerThread

• 继承自Thread，可以使用Handler的Thread
• 在run方法中通过Looper.prepare初始化Looper，并且通过Looper.loop方法开启消息循环。这样就允许在HandlerThread中使用Handler了。
• 普通Thread在run方法中执行耗时任务。而HandlerThread在run中开启消息循环，外界需要通过Handler发送消息通知HandlerThread执行一个具体任务。
• 由于HandlerThread方法中调用Looper.loop方法，是一个死循环，当不需要再使用HandlerThread时，通过quit或quitSafety方法终止线程执行。

3. IntentService

• 是一种特殊的Service，继承Service的抽象类，抽象方法是onHandleIntent。正常的Service运行在主线程，所以不能执行耗时任务，而IntentService的任务是放在HandlerThread中执行，因此可以执行耗时任务。并且IntentService是四大组件，所以相对于一般线程来说，不易被系统杀死。
• 在onCreate方法中，创建一个HandlerThread线程，然后用该线程的Looper构造一个Handler（即该Handler是在HandlerThread线程中处理消息）。
• 每次启动IntentService（startService），它的onStartCommand方法会被调用，onStartCommand会调用onStart方法，onStart方法中会把Intent作为消息参数，发送一个msg给Handler处理，而Handler处理中会调用onHandleIntent方法（运行在在HandlerThread线程中）。
• Handler处理消息后还会调用stopSelf(msg.arg1)方法结束IntentService，如果目前只存在一个后台任务，那么执行完后stopSelf直接停止服务，如果有多个后台任务，那么当onHandleIntent执行完最后一个任务时，stopSelf才会停止服务。
• onHandleIntent执行多个后台任务，是按照外界发起的顺序一次执行。

Android中的线程池

1. 线程池的优点

• 可以复用线程池中的线程，减少创建和销毁线程带来的开销
• 有效控制线程池中最大并发数，避免线程之间相互抢占资源导致阻塞现象
• 对线程进行管理，提供定时和周期执行功能

2. ThreadPoolExecutor
   ThreadPoolExecutor的继承关系如下：

Executor interface
ExecutorService interface
AbstractExecutorService abstract class
ThreadPoolExecutor class

构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                            long keepAliveTime,
                            TimeUnit unit,
                            BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                            ThreadFactory threadFactory,
                            RejectedExecutionHandler handler) {
      if (corePoolSize < 0 ||
          maximumPoolSize <= 0 ||
          maximumPoolSize < corePoolSize ||
          keepAliveTime < 0)
          throw new IllegalArgumentException();
      if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
          throw new NullPointerException();
      this.corePoolSize = corePoolSize;
      this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
      this.workQueue = workQueue;
      this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
      this.threadFactory = threadFactory;
      this.handler = handler;
  }

构造方法中的参数解释：

• corePoolSize：核心线程数，核心线程在线程池中能够一直存活，及时处于闲置状态。除非把allowCoreThreadTimeOut设置为true，那么当核心线程闲置超过一定时间，就会被终止。
• maximumPoolSize：线程池能容纳的最大线程数，当线程数达到这个值，后续的任务将会被阻塞。
• keepAliveTime：线程闲置超时时间，正常情况下，非核心线程闲置超过这个时间会被回收，当设置了allowCoreThreadTimeOut，那么该参数对核心线程也生效。
• unit：keepAliveTime对应的单位，TimeUnit中取值
• workQueue：线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable都会存储在此。
• threadFactory：线程工厂，为线程池提供创建线程的功能，是个接口，只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)。
• handler：不常用参数，是RejectedExecutionHandler类型，当线程池无法执行新任务时（任务队列已满），这是会调用handler的rejectedExecution来通知调用者，默认情况会抛出一个异常RejectedExecutionException。

ThreadPoolExecutor执行逻辑如下：

1. 线程池线程数量未达到核心线程数，直接启动核心线程执行任务
2. 如果达到或超过核心线程数，会插到任务对队列中排队等待执行
3. 任务队列已满，如果线程数量未达到最大线程数，则会启动非核心线程执行任务
4. 如果达到最大线程数，就会拒绝新任务，会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution来通知调用者

3. 线程池分类
   主要介绍四种常见的线程池，都直接或间接配置ThreadPoolExecutor实现自己的功能。

• FixedThreadPool：线程数量固定，都是核心线程，任务队列无限大。线程不会被回收，能够快速响应外界请求
• CachedThreadPool：都是非核心线程，并且非核心线程数量无上限，闲置超时时间为60秒，任务队列为空集合，所有任务都能立刻执行。所有线程处于闲置状态时，就会出现线程池内无线程的情况。
• ScheduledThreadPool：核心线程固定，非核心线程无上限，主要用来执行定时任务和周期任务。
• SingleThreadExecutor：只有一个核心线程，所有任务在核心线程中顺序执行，不需要处理线程同步问题。

总结

本文主要介绍了Android中线程存在形式，还有线程池的分类和使用。希望对大家有帮助。