第十一章 Android的线程和线程池

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第十一章 Android的线程和线程池
AsyncTask
三个参数（都可为Void)：
Params：参数
Progress：执行进度
Result：返回值
四个方法：
onPreExecute() 主线程执行，异步方法执行前调用。
doInBackground(Params...params) 线程池中执行，用于执行异步任务；在方法内部用publishProgress 来更新任务进度。
onProgressUpdate(Progress...value)主线程执行，后台任务进度状态改变时被调用。
onPostExecute(Result result) 主线程执行，异步任务执行之后被调用
执行顺序： onPreExecute->doInBackground->onPostExecute 如果取消了异步任务，会回调onCancelled()，onPostExecute则不会被调用
Tips: AsyncTask的类必须在主线程加载，Android4.1及以上已经被系统自动完成了；AsyncTask对象必须在主线程创建；execute方法需要在UI线程调用；一个AsyncTask对象只能调用一次；Android1.6之前串行执行，Android1.6采用线程池并行处理任务，Android3.0开始，采用一个线程执行任务，但也可以通过executeOnExecutor方法来并行执行任务

AsyncTask的工作原理
AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个InternalHandler,其中线程池SerialExecutor用于任务排队，THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正执行任务，InternalHandler用于将执行环境切换到主线程
AsyncTask的排队过程：系统首先会把AsyncTask的Params参数封装成FutureTask对象，它充当Runnable的作用，接下来这个FutureTask会交给SerialExecutor的execute方法处理，execute方法首先会把FutereTask对象插入到任务队列mTasks中去；如果没有正在活动的AsyncTask任务，就会执行下一个AsyncTask任务；同时当一个AsyncTask任务执行完成后，AsyncTask会继续执行其他任务直到所有任务都执行为止，可以看出默认情况，AsyncTask是串行执行的（Android3.0后）

先看一段示例：

package com.example.zhy_asynctask_demo01;  
  
import android.app.Activity;  
import android.app.ProgressDialog;  
import android.os.AsyncTask;  
import android.os.Bundle;  
import android.util.Log;  
import android.widget.TextView;  
  
public class MainActivity extends Activity  
{  
  
    private static final String TAG = "MainActivity";  
    private ProgressDialog mDialog;  
    private TextView mTextView;  
  
    @Override  
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)  
    {  
        super.onCreate(savedInstanceState);  
        setContentView(R.layout.activity_main);  
  
        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.id_tv);  
  
        mDialog = new ProgressDialog(this);  
        mDialog.setMax(100);  
        mDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);  
        mDialog.setCancelable(false);  
  
        new MyAsyncTask().execute();  
  
    }  
  
    private class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, Void>  
    {  
  
        @Override  
        protected void onPreExecute()  
        {  
            mDialog.show();  
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPreExecute ");  
        }  
  
        @Override  
        protected Void doInBackground(Void... params)  
        {  
  
            // 模拟数据的加载,耗时的任务  
            for (int i = 0; i < 100; i++)  
            {  
                try  
                {  
                    Thread.sleep(80);  
                } catch (InterruptedException e)  
                {  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                publishProgress(i);  
            }  
  
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " doInBackground ");  
            return null;  
        }  
  
        @Override  
        protected void onProgressUpdate(Integer... values)  
        {  
            mDialog.setProgress(values[0]);  
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onProgressUpdate ");  
        }  
  
        @Override  
        protected void onPostExecute(Void result)  
        {  
            // 进行数据加载完成后的UI操作  
            mDialog.dismiss();  
            mTextView.setText("LOAD DATA SUCCESS ");  
            Log.e(TAG, Thread.currentThread().getName() + " onPostExecute ");  
        }  
    }  
}

进入某个Activity，Activity中需要的数据来自于网络或者其它耗时操作，可以在AsyncTask中onPreExecute完成一些准备操作，比如上例中显示进度对话框；然后在doInBackground完成耗时操作，在进行耗时操作时还能不时的通过publishProgress给onProgressUpdate中传递参数，然后在onProgressUpdate中可以进行UI操作，比如上例更新进度条的进度；当耗时任务执行完成后，最后在onPostExecute进行设置控件数据更新UI等操作，例如隐藏进度对话框。

源码解析

注：本篇源码分析基于Andorid-17，因为和3.0之前版本变动较大，有必要标出。

那么大家一定好奇，AsyncTask在Android中是如何实现的，下面进行源码分析：从我们的执行异步任务的起点开始，进入execute方法：

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {  
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);  
}  
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,  
            Params... params) {  
        if (mStatus != Status.PENDING) {  
            switch (mStatus) {  
                case RUNNING:  
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"  
                            + " the task is already running.");  
                case FINISHED:  
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"  
                            + " the task has already been executed "  
                            + "(a task can be executed only once)");  
            }  
        }  
  
        mStatus = Status.RUNNING;  
  
        onPreExecute();  
  
        mWorker.mParams = params;  
        exec.execute(mFuture);  
  
        return this;  
    }

18行：设置当前AsyncTask的状态为RUNNING，上面的switch也可以看出，每个异步任务在完成前只能执行一次。
20行：执行了onPreExecute()，当前依然在UI线程，所以我们可以在其中做一些准备工作。
22行：将我们传入的参数赋值给了mWorker.mParams
23行：exec.execute(mFuture)

相信大家对22行出现的mWorker，以及23行出现的mFuture都会有些困惑。
mWorker找到这个类：

private static abstract class WorkerRunnable<Params, Result> implements Callable<Result> {  
        Params[] mParams;  
}

可以看到是Callable的子类，且包含一个mParams用于保存我们传入的参数，下面看初始化mWorker的代码：

public AsyncTask() {  
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {  
            public Result call() throws Exception {  
                mTaskInvoked.set(true);  
  
                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);  
                //noinspection unchecked  
                return postResult(doInBackground(mParams));  
            }  
        };  
//….  
          
}

可以看到mWorker在构造方法中完成了初始化，并且因为是一个抽象类，在这里new了一个实现类，实现了call方法，call方法中设置mTaskInvoked=true，且最终调用doInBackground(mParams)方法，并返回Result值作为参数给postResult方法.可以看到我们的doInBackground出现了，下面继续看：

  private Result postResult(Result result) {  
        @SuppressWarnings("unchecked")  
        Message message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,  
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));  
        message.sendToTarget();  
        return result;  
}

可以看到postResult中出现了我们熟悉的异步消息机制，传递了一个消息message, message.what为MESSAGE_POST_RESULT；

message.object= new AsyncTaskResult(this,result);

private static class AsyncTaskResult<Data> {  
       final AsyncTask mTask;  
       final Data[] mData;  
  
       AsyncTaskResult(AsyncTask task, Data... data) {  
           mTask = task;  
           mData = data;  
       }  
   }

AsyncTaskResult就是一个简单的携带参数的对象。

看到这，我相信大家肯定会想到，在某处肯定存在一个sHandler，且复写了其handleMessage方法等待消息的传入，以及消息的处理。

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();  
    private static class InternalHandler extends Handler {  
        @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})  
        @Override  
        public void handleMessage(Message msg) {  
            AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;  
            switch (msg.what) {  
                case MESSAGE_POST_RESULT:  
                    // There is only one result  
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);  
                    break;  
                case MESSAGE_POST_PROGRESS:  
                    result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);  
                    break;  
            }  
        }  
}

哈哈，出现了我们的handleMessage，可以看到，在接收到MESSAGE_POST_RESULT消息时，执行了result.mTask.finish(result.mData[0]);其实就是我们的AsyncTask.this.finish(result)，于是看finish方法

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

可以看到，如果我们调用了cancel()则执行onCancelled回调；正常执行的情况下调用我们的onPostExecute(result);主要这里的调用是在handler的handleMessage中，所以是在UI线程中。

最后将状态置为FINISHED。

mWoker看完了，应该到我们的mFuture了，依然实在构造方法中完成mFuture的初始化，将mWorker作为参数，复写了其done方法。

public AsyncTask() {  
    ...  
        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {  
            @Override  
            protected void done() {  
                try {  
                    postResultIfNotInvoked(get());  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    android.util.Log.w(LOG_TAG, e);  
                } catch (ExecutionException e) {  
                    throw new RuntimeException("An error occured while executing doInBackground()",  
                            e.getCause());  
                } catch (CancellationException e) {  
                    postResultIfNotInvoked(null);  
                }  
            }  
        };  
}

任务执行结束会调用：postResultIfNotInvoked(get());get()表示获取mWorker的call的返回值，即Result.然后看postResultIfNotInvoked方法

private void postResultIfNotInvoked(Result result) {  
        final boolean wasTaskInvoked = mTaskInvoked.get();  
        if (!wasTaskInvoked) {  
            postResult(result);  
        }  
}

如果mTaskInvoked不为true，则执行postResult；但是在mWorker初始化时就已经将mTaskInvoked为true，所以一般这个postResult执行不到。
好了，到了这里，已经介绍完了execute方法中出现了mWorker和mFurture，不过这里一直是初始化这两个对象的代码，并没有真正的执行。下面我们看真正调用执行的地方。
execute方法中的：
还记得上面的execute中的23行：exec.execute(mFuture)

exec为executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)中的sDefaultExecutor

下面看这个sDefaultExecutor

private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;  
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();  
private static class SerialExecutor implements Executor {  
        final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();  
        Runnable mActive;  
        public synchronized void execute(final Runnable r) {  
            mTasks.offer(new Runnable() {  
                public void run() {  
                    try {  
                        r.run();  
                    } finally {  
                        scheduleNext();  
                    }  
                }  
            });  
            if (mActive == null) {  
                scheduleNext();  
            }  
        }  
        protected synchronized void scheduleNext() {  
            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {  
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);  
            }  
        }  
}

可以看到sDefaultExecutor其实为SerialExecutor的一个实例，其内部维持一个任务队列；直接看其execute（Runnable runnable）方法，将runnable放入mTasks队尾；
16-17行：判断当前mActive是否为空，为空则调用scheduleNext方法
20行：scheduleNext，则直接取出任务队列中的队首任务，如果不为null则传入THREAD_POOL_EXECUTOR进行执行。
下面看THREAD_POOL_EXECUTOR为何方神圣：

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR  
          =new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,  
                    TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue, sThreadFactory);

可以看到就是一个自己设置参数的线程池，参数为：

//现在已经根据CPU内核数目来设置线程池的大小了.

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;  
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;  
private static final int KEEP_ALIVE = 1;  
private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {  
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);  
public Thread newThread(Runnable r) {  
     return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());  
    }  
 };  
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =  
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

可以看到，如果此时有10个任务同时调用execute（s synchronized）方法，第一个任务入队，然后在mActive = mTasks.poll()) != null被取出，并且赋值给mActivte，然后交给线程池去执行。然后第二个任务入队，但是此时mActive并不为null，并不会执行scheduleNext();所以如果第一个任务比较慢，10个任务都会进入队列等待；真正执行下一个任务的时机是，线程池执行完成第一个任务以后，调用Runnable中的finally代码块中的scheduleNext，所以虽然内部有一个线程池，其实调用的过程还是线性的。一个接着一个的执行，相当于单线程。

HandlerThread

HandlerThread继承了Thread,是一种可以使用Handler的Thread；在run方法中通过looper.prepare()来开启消息循环，这样就可以在HandlerThread中创建Handler了；外界可以通过一个Handler的消息方式来通知HandlerThread来执行具体任务；确定不使用之后，可以通过quit或quitSafely方法来终止线程执行；具体使用场景是IntentService。

2.4 IntentService

IntentSercie是一种特殊的Service,继承了Service并且是抽象类，任务执行完成后会自动停止，优先级远高于普通线程，适合执行一些高优先级的后台任务；
IntentService封装了HandlerThread和Handler，onCreate方法自动创建一个HandlerThread,然后用它的Looper构造了一个Handler对象mServiceHandler，这样通过mServiceHandler发送的消息都会在HandlerThread执行；
IntentServiced的onHandlerIntent方法是一个抽象方法，需要在子类实现，onHandlerIntent方法执行后，stopSelt(int startId)就会停止服务，如果存在多个后台任务，执行完最后一个stopSelf(int startId)才会停止服务

来自为知笔记(Wiz)

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AsyncTask

AsyncTask的工作原理

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HandlerThread

2.4 IntentService