Android開發藝術之執行緒

摘要： 本篇的主要內容是Android的執行緒和執行緒池： 概述 執行緒形態 AsyncTask HandlerThread IntentService 執行緒池 一.概述 1.含義：執行緒是CPU排程的最小單元。 ...

本篇的主要內容是Android的執行緒和執行緒池：

• 概述

• 執行緒形態

• AsyncTask

• HandlerThread

• IntentService

• 執行緒池

一.概述

1.含義：執行緒是CPU排程的最小單元。

2.特點：執行緒是一種 受限 的系統資源。即執行緒不可無限制的產生且執行緒的建立和銷燬都有一定的開銷。

Q：如何避免頻繁建立和銷燬執行緒所帶來的系統開銷？

A：採用 執行緒池 ，池中會快取一定數量的執行緒，進而達到效果。

3.分類：

• 按用途可分為兩類：

• 主執行緒：一般一個程序只有一個主執行緒，主要處理 介面互動 相關的邏輯。

• 子執行緒：除主執行緒之外都是子執行緒，主要用於執行 耗時操作 。

• 按形態可分為三類：

• AsyncTask：底層封裝了執行緒池和 Handler ，便於執行後臺任務以及在子執行緒中進行UI操作。

• HandlerThread：一種具有 訊息迴圈 的執行緒，其內部可使用Handler。

• IntentService：是一種 非同步、會自動停止 的服務，內部採用HandlerThread。

二.執行緒形態

對於主執行緒和子執行緒相信已經非常熟悉了，現在主要學習以下三種形態的執行緒：

1.AsyncTask

a.AsyncTask：一種輕量級的 非同步 任務類。

在Android中實現非同步任務機制有兩種方式：( https://www.jianshu.com/p/1c79fb5296b 6" target="_blank">Handler]和AsyncTask。

• Handler機制存在的 問題 ：程式碼相對臃腫；多工同時執行時不易精確控制執行緒。

• 引入AsyncTask的 好處 ：建立非同步任務更簡單，直接繼承它可方便實現後臺非同步任務的執行和進度的回撥更新UI，而無需編寫任務執行緒和Handler例項就能完成相同的任務。

b.AsyncTask是抽象的泛型類，其組成成員有：

• 三個泛型引數：

• Params ：表示執行AsyncTask需要傳入的引數，可用於在後臺任務中使用；

• Progress ：表示後臺任務執行的進度；

• Result ： 表示後臺任務的返回結果的型別；

• 若沒有傳遞具體的引數，這三個泛型引數都可使用void。如：

//含義：在執行AsyncTask時不需要傳入引數給後臺任務、使用整型資料來作為進度顯示單位，最後使用布林型資料來反饋執行結果
public abstract class AsyncTask<Void, Integer, Boolean>

• 五個核心方法：

• onPreExecute() ：

• 執行在：主執行緒

• 呼叫時刻：在非同步任務執行之前被呼叫

• 作用：可用於進行一些介面上的 初始化 操作

• doInBackground(Params…params) ：

• 執行在：子執行緒

• 作用：可用於處理所有的 耗時任務 。若需要更新UI需呼叫 publishProgress(Progress...) 方法

• 注意：任務一旦完成就通過return語句將任務的執行結果返回，若Result被指定為void，就可不返回執行結果

• onProgressUpdate(Progress…values) ：

• 執行在：主執行緒

• 呼叫時刻：在後臺任務中呼叫 publishProgress(Progress...) 之後該方法會被呼叫

• 作用：可利用方法中攜帶的引數如Progress來對 UI 進行相應地更新

• onPostExecute(Result result) ：

• 執行在：主執行緒

• 呼叫時刻：在非同步任務執行完畢並通過return語句返回時被呼叫

• 作用：可利用方法中返回的資料來進行一些 UI 操作

• onCancelled() ：

• 執行在：主執行緒

• 呼叫時刻：當非同步任務被取消時被呼叫

• 作用：可用於做 介面取消 的更新

• 注意：

• 不要直接呼叫onPreExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()、onPostExecute)和onCancelled()方法

• AsyncTask物件必須在 主執行緒 建立

• 開始和結束非同步任務的方法：

• execute(Params...params)

• 必須在 主執行緒 中呼叫

• 作用：表示開始一個非同步任務

• 注意：一個非同步物件只能呼叫一次execute()方法

• cancel(booleanmayInterruptIfRunning)

• 必須在 主執行緒 中呼叫

• 作用：表示停止一個非同步任務

比如自定義一個AsyncTask，來模擬一個下載任務：

class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Integer, Boolean> {

@Override//初始化一個ProgressDialog
protected void onPreExecute() {
progressDialog.show();
}

@Override//具體的下載邏輯
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//顯示當前的下載進度
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
progressDialog.setMessage("當前下載進度：" + values[0] + "%");
}

@Override//提示任務的執行結果
protected void onPostExecute(Boolean result) {
progressDialog.dismiss();
if (result) {
Toast.makeText(context, "下載成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} else {
Toast.makeText(context, "下載失敗", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
}

任務的啟動和停止只需要以下幾行程式碼：

// 開始任務
DownloadTask mDownloadTask= new DownloadTask();
mDownloadTask .execute();

// 停止任務
mDownloadTask .cancel(true);

c.工作原理

• 內部有一個靜態的Handler物件即 InternalHandler ：

• 作用：將執行環境從執行緒池切換到主執行緒；通過它來發送任務執行的進度以及執行結束等訊息。

• 注意：必須在主執行緒中建立

• 內部有兩個執行緒池：

• SerialExecutor：用於任務的排隊，預設是 序列 的執行緒池

• THREAD_POOL_EXECUTOR：用於真正執行任務。

• 排隊執行過程：

• 把引數Params封裝為FutureTask物件，相當於Runnable；

• 呼叫 SerialExecutor.execute() 將FutureTask插入到任務佇列tasks；

• 若沒有正在活動的AsyncTask任務，則就會執行下一個AsyncTask任務。執行完畢後會繼續執行其他任務直到所有任務都完成。即預設使用 序列 方式執行任務。

注意：AsyncTask不適用於進行特別耗時的後臺任務，而是建議用執行緒池。

2.HandlerThread

a.HandlerThread是一個執行緒類，它繼承自Thread

與普通Thread的區別：具有 訊息迴圈 的效果。原理：

• 內部 HandlerThread.run() 方法中有Looper，通過 Looper.prepare() 來建立訊息佇列，並通過 Looper.loop() 來開啟訊息迴圈。

b實現方法

• 例項化一個HandlerThread物件，引數是該執行緒的名稱；

• 通過 HandlerThread.start() 開啟執行緒；

• 例項化一個Handler並傳入HandlerThread中的looper物件，使得與HandlerThread繫結；

• 利用Handler即可執行非同步任務；

• 當不需要HandlerThread時，通過 HandlerThread.quit() / quitSafely() 方法來終止執行緒的執行。

private HandlerThread myHandlerThread ;
private Handler handler ;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
//例項化HandlerThread
myHandlerThread = new HandlerThread("myHandler") ;
//開啟HandlerThread
myHandlerThread.start();
//將Handler物件與HandlerThread執行緒繫結
handler =new Handler(myHandlerThread.getLooper()){
@Override
publicvoid handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
// 這裡接收Handler發來的訊息，執行在handler_thread執行緒中
//TODO...
}
};

//在主執行緒給Handler傳送訊息
handler.sendEmptyMessage(1) ;
new Thread(new Runnable() {
@Override
publicvoid run() {
//在子執行緒給Handler傳送資料
handler.sendEmptyMessage(2) ;
}
}).start();
}
@Override
protected void onDestroy() {
super.onDestroy();
//終止HandlerThread執行
myHandlerThread.quit() ;
}

c.用途：

• 進行 序列 非同步通訊

• 構造IntentService

在之前學習淺析HandlerThread時知道在子執行緒使用Handler的方法，其實HandlerThread的出現使得這一過程變得更加簡便，更多解析見淺析HandlerThread

3.IntentService

a.IntentService是一個繼承自Service的抽象類

b.優點：

• 相比於執行緒：由於是服務，優先順序比執行緒高，更不容易被系統殺死。因此較適合執行一些 高優先順序 的後臺任務。

• 相比於普通Service：可 自動建立 子執行緒來執行任務，且任務執行完畢後 自動退出 。

c.IntentService內部封裝了HandlerThread和Handler，工作原理：

• 在 IntentService.onCreate() 裡建立一個Handle物件即 HandlerThread ，利用其內部的 Looper 會例項化一個 ServiceHandler 物件；

• 任務請求的Intent會被封裝到 Message 並通過ServiceHandler傳送給Looper的 MessageQueue ，最終在HandlerThread中執行；

• 在 ServiceHandler.handleMessage() 中會呼叫 IntentService.onHandleIntent() ，可在該方法中處理後臺任務的邏輯。

d.使用方法：

• 新建類並繼承IntentService，重寫 onHandleIntent() 方法，該方法：

• 執行在：子執行緒，因此可以去處理一些耗時操作。

• 作用：從Intent引數中區分具體的任務並執行這些任務

• 在配置檔案中進行註冊。

• 在活動中利用Intent實現IntentService的啟動：

Intent intent = new Intent(this, MyService.class);
intent.putExtra("xxx",xxx);
startService(intent);//啟動服務

注意：無需手動停止服務， onHandleIntent() 執行結束之後，IntentService會自動停止。

三.執行緒池

1.優點

• 重用執行緒池中的執行緒，避免執行緒的建立和銷燬帶來的效能消耗；

• 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互相搶佔系統資源而導致阻塞現象；

• 進行 執行緒管理 ，提供定時/迴圈間隔執行等功能。

• 執行緒池的概念來源：Java中的 Executor ，它是一個介面。

• 執行緒池的真正實現： ThreadPoolExecutor ，提供一系列引數來配置執行緒池。

//構造引數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {

• corePoolSize：核心執行緒數

• 預設情況下，核心執行緒會線上程中一直存活。

• 當設定ThreadPoolExecutor的 allowCoreThreadTimeOut 屬性為

• true：表示核心執行緒閒置超過超時時長，會被回收；

• false：表示核心執行緒不會被回收，會線上程池中一直存活。

• maximumPoolSize：最大執行緒數

• 當活動執行緒數達到這個數值後，後續的任務將會被阻塞。

• keepAliveTime：非核心執行緒超時時間

• 超過這個時長，閒置的非核心執行緒就會被回收。

• 當設定ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeTout屬性為true時，keepAliveTime對核心執行緒同樣有效。

• unit：用於指定keepAliveTime引數的時間單位

• 單位有：TimeUnit.MILLISECONDS、TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MINUTES等；

• workQueue：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，可建立新執行緒

• 是個介面，只有一個方法 Thread newThread(Runnable r) 。

• handler：線上程池無法執行新任務時進行排程。

3.ThreadPoolExecutor的 預設工作策略 ：

• 若程池中的執行緒數量 未達到 核心執行緒數，則會直接啟動一個核心執行緒執行任務。

• 若執行緒池中的執行緒數量 已達到 或者超過核心執行緒數量，則任務會被插入到任務列表等待執行。

• 若任務 無法插入 到任務列表中，往往由於任務列表已滿，此時如果

• 執行緒數量 未達到 執行緒池最大執行緒數，則會啟動一個非核心執行緒執行任務；

• 執行緒數量 已達到 執行緒池規定的最大值，則拒絕執行此任務，ThreadPoolExecutor會呼叫RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法來通知呼叫者。

4.ThreadPoolExecutor執行緒池的分類：

• FixThreadPool：

• 含義：執行緒數量固定的執行緒池，所有執行緒都是 核心執行緒 ，當執行緒空閒時 不會 被回收。

• 特點：能 快速 響應外界請求。

• CachedThreadPool：

• 含義：執行緒數量不定的執行緒池（最大執行緒數為 Integer.MAX_VALUE ），只有 非核心執行緒 ，空閒執行緒有超時機制，超時回收。

• 特點：適合於執行大量的 耗時較少 的任務

• ScheduledThreadPool：

• 含義：核心執行緒數量 固定 ，非核心執行緒數量 不定 。

• 特點： 定時 任務和 固定 週期的任務。

• SingleThreadExecutor：

• 含義：只有 一個核心執行緒 ，可確保所有的任務都在同一個執行緒中 按順序 執行。

• 特點：無需處理 執行緒同步 問題。

我自己是一名從事了5年Android的老程式設計師，辭職目前在做講師，今年年初我花了一個月整理了一份最適合2019年學習的Android學習乾貨，各個方面都有整理，送給每一位Android開發的小夥伴，這裡是開發者聚集地，歡迎初學和進階中的小夥伴。

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