Android的线程和线程池
线程分为主线程和子线程，主线程主要处理和界面相关的事情，而子线程则往往用于执行耗时操作。
AsyncTask封装了线程池和Handler，它主要是为了方便开发者在子线程中更新UI。HandlerThread是一种具有消息循环的线程，在它的内部可以使用Handler。IntentService是一个服务，系统对其进行了封装使其可以更方便的执行后台任务，IntentService内部采用HandlerThread来执行任务，当任务执行完毕后IntentService会自动退出。从任务执行的角度来看，IntentService的作用很像一个后台进程，但是IntentService是一种服务，它不容易被系统杀死从而可以尽量保证任务的执行。
AsyncTask
AsyncTask是一种轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程并在主线程中更新UI。AsyncTask封装了Thread和Handler，但是并不是和进行特别耗时的后台任务。对于特别耗时的后台任务，推荐使用线程池。
AsyncTask是一个抽象的泛型类，它提供了Params、Progress和Resul这三个泛型参数，其中Params表示参数的类型，Progress表示后台任务的执行进度的类型，而Result则表示后台任务的返回结果的类型，如果AsyncTask缺失不需要传递具体的参数，那么这三个泛型参数都可以使用Void来代替。AsyncTask的声明如下。
public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result>
AsyncTask提供了4个核心方法：
- onPreExecute()，在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，用于做准备工作。
- doInBackground(Params... params)，在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params参数表示异步任务的输入参数。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务的进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法。
- onProgressUpdate(Progress... values)，在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生改变时此方法会被调用。
- onPostExecute(Result result)，在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，其中result参数是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值。
上面这几个方法，onPreExecute先执行，接着是doInBackground，最后是onPostExecute。除此之外还提供了onCancelled()方法，同样也是在主线程中调用，当异步任务被取消时，onCancelled()方法会被调用，此时onPostExecute不会被调用。
public void onClick(View v) {
new DownloadImageTask().execute("http://example.com/image.png");
}
private class DownloadImageTask extends AsyncTask<String, Void, Bitmap> {
/** The system calls this to perform work in a worker thread and
* delivers it the parameters given to AsyncTask.execute() */
protected Bitmap doInBackground(String... urls) {
return loadImageFromNetwork(urls[0]);
}
/** The system calls this to perform work in the UI thread and delivers
* the result from doInBackground() */
protected void onPostExecute(Bitmap result) {
mImageView.setImageBitmap(result);
}
}
AsyncTask在具体的使用过程中有如下需要注意的地方：
- AsyncTask的类必须在主线程中加载。
- AsyncTask的对象必须在主线程中创建。
- execute方法不惜在UI线程调用。
- 不要在程序中直接调用onPreExecute()、onPostExecute()、doInBackground 和 onProgressUpdate方法。
- 一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常。
- 在Android1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，Android1.6的时候AsyncTask开始采用线程池处理并行任务，在Android3.0开始，为了避免AsyncTask所带来的并发错误，AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务，但可以通过AsyncTask的executeOnExecutor方法来并行的执行任务。
HandlerThread
HandlerThread继承了Thread，它是一种可以使用Handler的Thread，它的实现是在run方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列，并通过Looper.loop()来开启消息循环，这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了。HandlerThread的run方法如下：
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
从HandlerThread的实现来看，它和普通的Thread有显著的不同之处。普通Thread主要用于在run方法中执行一个耗时任务，而HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方式来通知HandlerThread执行一个具体的任务。由于HandlerThread的run方法是一个无限循环（loop是一个无限循环，run里面调用了Looper.loop()，所以run也是无限循环），因此当明确不需要再使用HandlerThread时，可以通过quit或者quitSafely方法来终止线程的执行。
IntentService
IntentService是一种特殊的Service，它继承了Service并且它是一个抽象类，因此必须创建它的子类才能使用IntentService。IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行后它会自动停止，同时由于IntentService是服务，优先级比单纯的线程要高很多，所以更适合执行一些高优先级的后台任务。在实现上，IntentService封装了HandlerThread和Handler，可以从onCreate方法中看出，如下：
@Override
public void onCreate() {
// TODO: It would be nice to have an option to hold a partial wakelock
// during processing, and to have a static startService(Context, Intent)
// method that would launch the service & hand off a wakelock.
super.onCreate();
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
当IntentService被第一次启动时，它的onCreate方法会被调用，onCreate方法会创建一个HandlerThread，然后使用它的Looper来构造一个Handler对象mServiceHandler，这样通过mServiceHandler发送的消息最终都会在HandlerThread中执行。IntentService是顺序执行后台任务的。在Android8.0及以上版本，建议使用JobIntentService。
官网上关于IntentService的说明
Android中的线程池
线程池的优点：
- 重用线程池中的线程，避免弦音线程的创建和销毁所带来的性能开销。
- 能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的阻塞现象。
- 能过对线程进行简单的管理，并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能。
Android中的线程池的概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。 ThreadPoolExecutor提供了一系列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池，从线程池的功能特性来说，Android的线程池主要分为4类，这4类线程池可以通过Executors所提供的工厂方法来得到。
ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现，它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池。它提供了4个构造方法，以下面这个来说明各个参数的含义。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory)
corePoolSize 线程池的核心线程数，默认情况下，核心线程会在线程池中一直存活，即使它们处于闲置状态。
maximumPoolSize线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。
keepAliveTime非核心线程闲置时的超时时长，超过这个时长，非核心线程就会被回收。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true时，keepAliveTime同样会作用于核心线程。
unit用于指定keepAliveTime参数的时间单位，是一个枚举，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTE等。
workQueue线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runable对象会存储在这个参数中。
threadFactory线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。ThreadFactory是一个接口，它只有一个方法：Thread newThread(Runable r)。
ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下规则：
- 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么会直接启动一个核心线程来执行任务。
- 如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行。
- 如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往死由于任务队列已满，这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动给一个非核心线程来执行任务。
- 如果步骤3中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行任务，ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。
常见的线程池
Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池，都直接或者间接的通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性。
FixedThreadPool 通过Executors的newFixedThredPool方法来创建。它是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，这意味着它能够更加快速的响应外界的请求。
/**
* Creates a thread pool that reuses a fixed number of threads
* operating off a shared unbounded queue. At any point, at most
* {@code nThreads} threads will be active processing tasks.
* If additional tasks are submitted when all threads are active,
* they will wait in the queue until a thread is available.
* If any thread terminates due to a failure during execution
* prior to shutdown, a new one will take its place if needed to
* execute subsequent tasks. The threads in the pool will exist
* until it is explicitly {@link ExecutorService#shutdown shutdown}.
*
* @param nThreads the number of threads in the pool
* @return the newly created thread pool
* @throws IllegalArgumentException if {@code nThreads <= 0}
*/
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程没有超时机制，另外任务队列也没有大小限制。
CachedThreadPool通过Executors的newCachedThreadPool方法来创建。它是一种线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且其最大线程数为Integer.MAX_VALUE。由于
Integer.MAX_VALUE是一个很大的数，实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则就会利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时机制，这个超时时长为60秒，超过60秒限制线程就会被回收，CachedThreadPool的任务队列相当于一个空集合，这将导致任何任务都会被立即执行，因为在这种场景下SyncchornousQueue是无法插入任务的。比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时，线程池中的线程都会超时而被停职，这个时候CachedThreadPool之中实际上是没有任何线程的，它几乎是不占任何系统资源的。
/**
* Creates a thread pool that creates new threads as needed, but
* will reuse previously constructed threads when they are
* available. These pools will typically improve the performance
* of programs that execute many short-lived asynchronous tasks.
* Calls to {@code execute} will reuse previously constructed
* threads if available. If no existing thread is available, a new
* thread will be created and added to the pool. Threads that have
* not been used for sixty seconds are terminated and removed from
* the cache. Thus, a pool that remains idle for long enough will
* not consume any resources. Note that pools with similar
* properties but different details (for example, timeout parameters)
* may be created using {@link ThreadPoolExecutor} constructors.
*
* @return the newly created thread pool
*/
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
ScheduledThreadPool通过Executors的newScheduledThreadPool方法来创建。它的核心线程数量是固定的，而非核心线程数是没有限制的，并且当非核心线程闲置时会被立即回收。ScheduledThreadPool这类线程池主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。
/**
* Creates a thread pool that can schedule commands to run after a
* given delay, or to execute periodically.
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool,
* even if they are idle
* @return a newly created scheduled thread pool
* @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0}
*/
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;
/**
* Creates a new {@code ScheduledThreadPoolExecutor} with the
* given core pool size.
*
* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
* @throws IllegalArgumentException if {@code corePoolSize < 0}
*/
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
SingleThreadPool通过Executors的newSignleThreadExecutor方法来创建。这类线程池内部只有一个核心线程，它确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。SingleThreadPool的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步的问题。
/**
* Creates an Executor that uses a single worker thread operating
* off an unbounded queue. (Note however that if this single
* thread terminates due to a failure during execution prior to
* shutdown, a new one will take its place if needed to execute
* subsequent tasks.) Tasks are guaranteed to execute
* sequentially, and no more than one task will be active at any
* given time. Unlike the otherwise equivalent
* {@code newFixedThreadPool(1)} the returned executor is
* guaranteed not to be reconfigurable to use additional threads.
*
* @return the newly created single-threaded Executor
*/
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
ps：文中的链接均为官网地址，如果打不开可以尝试找个梯子。或者查看本地的帮助文档也是一样的。
