一、概述

1、主執行緒與子執行緒

• 主執行緒
  • 又叫UI執行緒
  • 主要作用是執行四大元件以及處理它們和使用者的互動，主要用來處理和介面相關的事情
• 子執行緒
  • 執行耗時任務，比如網路請求、I/O操作等
  • 網路訪問必須要在子執行緒中進行，否則網路訪問將會失敗並丟擲NetworkOnMainThreadException
    • 為了避免被耗時操作所阻塞從而出現ANR現象

2、可以扮演執行緒角色的有

• （1）Thread
• （2）AsyncTask（底層使用執行緒池）
  • 封裝了執行緒池和Handler
  • 方便在子執行緒中更新UI
• （3）IntentService（底層使用執行緒）
  • 是一個服務，內部採用HandlerThread來執行任務，任務執行完畢後IntentService會自動的退出
• （4）HandlerThread（底層使用執行緒）
  • 是一種具有訊息迴圈的執行緒，內部可以使用Handler

3、在作業系統中

• 執行緒是作業系統排程的最小單元
• 執行緒是一種受限的系統資源，不可能無限制的產生
• 執行緒的建立和銷燬有相應的開銷
  • 系統會通過時間片輪轉的方式排程每一個執行緒。除非執行緒數量小於或等於CPU的核心數

4、執行緒池

• 執行緒池會快取一定數量的執行緒，避免因為頻繁建立和銷燬執行緒所帶來的系統開銷
• 主要通過Executor來派生特定型別的執行緒池

二、Android中的執行緒形態

1、AsyncTask

• 定義：是一種輕量級的非同步任務類，可以線上程池中執行後臺任務，然後把執行的進度和最終結果傳遞給主執行緒並在主執行緒更新UI

  • 特別耗時的任務還是建議使用執行緒池

• 特性：抽象的泛型類

  • 三個引數：不需要傳遞具體的引數，三個泛型引數可以用void代替
    • Params：表示引數的型別
    • Progress：表示後臺任務的執行進度的型別
    • Result：表示後臺任務的返回結果的型別
  • 四個方法
    • onPreExecute()：在主執行緒中執行，在非同步任務執行之前
    • doInBackground(Params…params)：在執行緒池中執行，用於執行非同步任務
      • 在此方法中可呼叫publishProgress方法來更新任務的進度，publishProgress方法會呼叫onProgressUpdate方法
      • 此方法需返回計算結果給onPostExecute方法
    • onProgressUpdate(Progress…values)：在主執行緒中執行，當後臺任務的執行進度發生改變時此方法會被呼叫
    • onPostExecute(Result result)：在主執行緒中執行，在非同步任務執行之後呼叫
  • 另外AsyncTask還提供了 onCancelled() 方法，在主執行緒中執行，非同步任務被取消時會被呼叫，此時onPostExecute就不會被再呼叫
  • Java中 … 表示引數的數量不定，是一種陣列型引數

• 使用：

  • 自定義一個類繼承AsyncTask並重寫它的四個方法
  • new 自定義類().execute(paramas, progress, result);

• 使用的條件：

  • AsyncTask的類必須在主執行緒中載入
  • AsyncTask的物件必須在主執行緒中建立
  • 不要在程式中直接呼叫四個方法
  • 一個AsynvTask物件只能執行一次，即只能呼叫一次execute方法
  • 在Android3.0以後，預設情況下是序列執行的，但也可通過AsyncTask的executeOnExecutor來並行的執行任務

• 工作原理：

  • execute -> executeOnExecutor
    • 傳入的引數Executor實際上是一個序列的執行緒池，一個程序中所有的AsyncTask全部在這個序列的執行緒池中排隊執行
  • executeOnExecutor 中呼叫 onPreExecute()
  • 執行緒池中通過 protected synchronized void scheduleNext() 方法檢測是否有下一個任務，如果有就繼續呼叫execute方法
  • AsyncTask中有兩個執行緒池和一個Handler
    • 執行緒池SerialExecutor：用於任務的排隊
    • 執行緒池THREAD_POOL_EXECUTOR：用於真正的執行任務
    • InternalHandler：用於將執行環境從執行緒池切換到主執行緒
      • 原始碼中InternalHandler的物件是靜態的，會在載入類的時候進行初始化，因此變相要求AsyncTask的類都必須在主執行緒中載入
  • InternalHandler收到MESSAGE_POST_RESULT這個訊息後會呼叫Async的finish方法

    private void finish(Result result) {
        if (isCancelled ()) {
            onCancelled(result);
        } else {
            onPostExecute(result);
        }
        mStatus = Status.FINISHED;
    }
    

2、HandlerThread

• 定義：是一種可以使用Handler的Thread，繼承了Thread

• 實現：

  • 在run方法中通過 Looper.prerare() 來建立訊息佇列
  • 通過 Looper.loop() 來開啟訊息迴圈

• 使用：

  • HandlerThread的 run() 是一個無限迴圈，當不再使用HandlerThread時，可以通過quit或者quitSafely來終止執行緒的執行
  • 在Android的一個具體的使用場景是IntentService

• 與普通Thread的區別：

  • 普通Thread：主要用於在run方法中執行一個耗時任務
  • HandlerThread：在內部建立了訊息佇列，外界需要通過Handler的訊息方式來通知HandlerThread執行一個具體的任務

3、IntentService

• 定義：是一種特殊的Service，用於執行耗時或高優先順序的後臺任務，繼承了Service並且是一個抽象類

  • 當任務執行後會自動停止
  • 因為是服務，所以優先順序比單純的執行緒要高，不容易被系統殺死

• IntentService封裝了HandlerThread和Handler

• 每次啟動IntentService，它的onStratCommand方法就會被呼叫一次

  • 使用者在此方法中處理每個後臺任務的Intent
    • 原始碼在此方法中呼叫了onStart()方法
    • onStart() -> onHandleIntent()，onHandleIntent()執行結束後，會呼叫stopSelf()或者stopSelf (stratId)來停止服務
  • onHandleIntent()方法是一個抽象方法，需要在子類中實現
    • 通過Intent的引數區分具體的任務並執行

• 多個後臺任務同時存在時，會按照外界發起的順序排隊執行

  • 因為每執行一個後臺任務就必須啟動一次IntentService
  • IntentService內部則通過訊息的方式向HandlerThread請求執行任務
  • Handler中的Looper是順序處理訊息的
  • 所以IntentService也是順序執行任務的

• 使用：

  • 自定義一個類繼承IntentService
  • 重寫onHandleIntent
  • 重寫onDestroy

三、Android中的執行緒池

• 優點：

  • （1）重用執行緒池中的執行緒，避免因為執行緒的建立和銷燬所帶來的效能開銷
  • （2）能有效控制執行緒池的最大併發數，避免大量的執行緒之間因為互相搶佔系統資源而導致的阻塞現象
  • （3）能夠對執行緒進行簡單的管理，並提供定時執行以及制定間隔迴圈執行等功能

• Android的執行緒池概念主要來源於Java的Executor

  • Executor是一個介面，真正的執行緒池實現是ThreadPoolExecutor
  • ThreadPoolExecutor提供了一系列引數來配置不同的執行緒池
  • 共有四種主要的執行緒池，都是通過Executors所提供的工廠方法來得到

1、ThreadPoolExecutor

• 定義：是執行緒池的真正實現，通過不同的構造方法引數來實現配置

• 常用構造方法（六個引數）：

  public ThreadPoolExecutor (int corePoolSize, 
                             int maximumPoolSize,
                             long keepAliveTime,
                             TimeUnit unit,
                             BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                             ThreadFactory thradFactory)
  

  • corePoolSize：執行緒的核心執行緒數
    • 預設情況下，核心執行緒會線上程池中一直存活，即使他們處於閒置狀態
    • 設定超時終止：將allowCoreThreadTimeOut屬性設定為true，當等待時間超過keepAliveTime所指定的時長後，核心執行緒就會被終止
  • maximPoolSize：執行緒池所能容納的最大執行緒數。
    • 當活動執行緒數達到這個數值後，後續的新任務將會被阻塞
  • keepAliveTime：非核心執行緒閒置時的超時時長
  • unit：用於制定keepAliveTime引數的時間單位
    • 這是一個列舉，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS以及TimeUnit.MINUTES
  • workQueue：執行緒池中的任務佇列
    • 通過執行緒池的execute方法提交的Runnable物件會儲存在這個引數中
  • threadFactory：執行緒工廠，是一個介面，為執行緒池提供建立新執行緒的功能
    • 只有一個方法Thread newThread(Runnable r)

• 另外還有一個不常用的引數RejectedExecutionHandler handler：

  • 當執行緒池無法執行新任務時，可能由於佇列已滿或無法成功執行任務
  • 此時ThreadPoolExecution會呼叫handler的rejectedExecution方法來通知呼叫者
    • 預設情況下此方法會直接丟擲一個RejectedExecutionException

• 執行任務規則：

  • （1）如果執行緒池中的執行緒數量未達到核心執行緒的數量，會直接啟動一個核心執行緒來執行任務
  • （2）如果執行緒池中的執行緒數量已經達到或者超過核心執行緒的數量，那麼任務會被插入到任務佇列中排隊等待執行
  • （3）如果步驟2中無法將任務插入到任務佇列中，往往是由於任務佇列已滿，這個時候如果執行緒數量未達到執行緒池規定的最大值，那麼會立刻啟動一個非核心執行緒來執行任務
  • （4）如果步驟3中執行緒數量已經達到執行緒池規定的最大值，那麼就拒絕執行此任務，會呼叫rejectExecution方法來通知呼叫者

2、執行緒池的分類

• （1）FixedThreadPool：

  • 通過Executors的newFixedThreadPool方法建立
  • 是一種執行緒數量固定的執行緒池
  • 只有核心執行緒，空閒時也不會被回收，除非執行緒池被關閉
  • 沒有超時機制
  • 任務佇列也沒有大小限制

• （2）CachedThreadPool：

  • 適合執行大量耗時較少的任務
  • 通過Executors的newCacheThreadPool方法建立
  • 是一種執行緒數量不定的執行緒池
  • 只有非核心執行緒，最大執行緒數為Integer.MAX_VALUE（相當於任意大）
  • 空閒執行緒都有超時機制，時長為60秒
    • 整個執行緒池都處於閒置狀態時，執行緒池中的執行緒都會因為超時而停止
  • 任務佇列相當於一個空集合，任何任務都會被立刻執行，因此幾乎不佔用任何資源

• （3）ScheduledTheadPool：

  • 適合執行定時任務和具有固定週期的重複任務
  • 通過Executors的newScheduledThreadPool方法來建立
  • 核心執行緒數量固定，非核心執行緒數量不定
  • 非核心執行緒空閒時會被立刻回收

• （4）SingleThreadExecutor：

  • 統一所有的外界任務到一個執行緒中，使得這些任務之間不需要處理執行緒同步的問題
  • 通過Executors的newSingleThreadExecutor方法建立
  • 內部只有一個核心執行緒，確保所有的任務都在同一個執行緒中按順序執行