多线程之线程池基本内容

Android 多线程：线程池理解和使用总结

一、Android线程池介绍

1.1 原理

  Android中的线程池概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程的实现为ThreadPoolExecutor。

（ThreadPoolExecutor继承了AbstractExecutorService，AbstractExecutorService是ExecutorService的实现类，ExecutorService继承了Executor接口）。

1.2 分类

从线程池的功能特性上来说，Android中线程池主要分为4类：

• FixedThreadPool(线程数量固定)、
• CachedThreadPool(线程数量不定)、
• ScheduledThreadPool(核心线程数量固定，非核心线程数量无限制)、
• SingleThreadExecutor(只有一个核心线程，所有任务在里面按顺序执行)。

1.3 优点

1. 重用线程池中的线程，避免频繁创建和销毁线程所带来的内存开销。
2. 有效控制线程的最大并发数，避免因线程之间抢占资源而导致的阻塞现象。
3. 能够对线程进行简单的管理，提供定时执行 以及 指定时间间隔循环执行等功能。

线程池的作用：

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。
根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程 排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程 池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

为什么要用线程池：

1. 减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务
2. 可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)

在Android开发中，如果我们要执行某个耗时任务，一般都会考虑开启一个线程去处理。
因为我们都知道一个线程run方法执行完毕后，才算真正结束，但是，这只是结束，并没有被回收，会一直闲置在那里，等待GC去回收，所以如果每执行一个任务，我们都new一个线程，那么在某些极端的场景下，是比较消耗内存的。
之前的内存优化的文章中，我讲过关于android中的池的概念，也就是复用的机制，那么对于线程也有个线程池。
 

 

二、 Android线程池分类

由于Android中的线程池都是直接 或间接 通过配置ThreadPoolExecutor来实现的，因此在介绍它们之前要先介绍ThreadPoolExecutor。

2.1 ThreadPoolExecutor介绍

ThreadPoolExecutor有多个构造方法以及参数，下面介绍比较常用的构造方法。

 public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime, TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue, ThreadFactory threadFactory) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory, defaultHandler);
    }

• corePoolSize：线程池的核心线程数，默认情况下核心线程会一直存活于线程池，即使处于闲置状态。如果设置了ThreadPoolExecutor里的allowCoreThreadTimeOut为True，则核心线程在等待新任务到来时会有超时终止策略。超时的时间间隔由keepAliveTime所决定。

    private volatile long keepAliveTime;
    private volatile boolean allowCoreThreadTimeOut;

• maximumPoolSize：线程池所能容纳的最大线程数，当线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。
• keepAliveTime：非核心线程超时时长，超过这个时间没有任务执行，非核心线程就会被回收。当核心线程设置allowCoreThreadTimeOut为true时，keepAliveTime同样作用于核心线程。
• unit：用于指定keepAliveTime参数的时间单位，这是一个枚举
  ，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECOUNDS（秒）以及TimeUnit.MINUTS（分钟）等，并且每个变量提供了转换函数方便各个单位数据的转换。
• workQueue：线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable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(Runnable r);
• handler：该handler的类型为RejectedExecutionHandler。这个参数不常用，它的作用是当线程池无法执行新任务时，会调用handler的rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e)方法来抛出异常。无法执行的原因可能是由于队列满或者任务无法成功执行等。
  ThreadPoolExecutor执行任务大致遵循以下规则：
  （1）如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，会直接启动一个核心线程来执行任务。
  （2）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。
  （3）如果第2步中无法插入新任务，说明任务队列已满，如果未达到规定的最大线程数量，则启动一个非核心线程来执行任务。
  （4）如果第3步中线程数量超过规定的最大值，则拒绝任务并使用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e)方法来通知调用者。

2.2 线程池的分类

先介绍一个类Executors，这个类定义了各种参数用于创建多种线程池，最终实现还是通过ThreadPoolExecutor类。

1. FixedThreadPool （Fixed：固定的，不变的）
通过Executors的newFixedThreadPool创建，通过创建时的参数可以看出又以下几个特点：

• 线程数量固定且都是核心线程：核心线程数量和最大线程数量都是nThreads；
• 都是核心线程且不会被回收，快速响应外界请求；
• 没有超时机制，任务队列也没有大小限制；
• 新任务使用核心线程处理，如果没有空闲的核心线程，则排队等待执行。

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
Android sdk的源码中用的比较多的，它的池子线程数有个最大值，可以自己设置。如果超过这个最大值，那么任务就会加入任务队列去等待。
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
fixedThreadPool.execute(new Runnable() {... });

2. CachedThreadPool （Cached：缓存）
通过Executors的newCachedThreadPool创建，特点：

• 线程数量不定，只有非核心线程，最大线程数任意大：传入核心线程数量的参数为0，最大线程数为Integer.MAX_VALUE；
• 有新任务时使用空闲线程执行，没有空闲线程则创建新的线程来处理。
• 该线程池的每个空闲线程都有超时机制，时常为60s（参数：60L, TimeUnit.SECONDS），空闲超过60s则回收空闲线程。
• 适合执行大量的耗时较少的任务，当所有线程闲置超过60s都会被停止，所以这时几乎不占用系统资源。

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

这种线程池比较灵活，也就是说它的池里的线程数量并不是固定的，理论上可以无限大，任务不需要排队。
如果有空闲的线程，则复用，无则新建线程。
ExecutorService cachedThreadPool =Executors.newCachedThreadPool();
cachedThreadPool.execute(new Runnable() {.....});

3. ScheduledThreadPool（Scheduled：预定的、排定的）--用来创建一个定长线程池，并且支持定时和周期性的执行任务。
通过Executors的newScheduledThreadPool创建，特点：

• 核心线程数量固定，非核心线程数量无限制；
• 非核心线程闲置超过10s会被回收；
• 主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务；
• 四个里面唯一一个有延时执行和周期重复执行的功能：创建时
  ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize)返回的是new ScheduledThreadPoolExecutor对象，
• ScheduledThreadPoolExecutor是ThreadPoolExecutor的子类，DelayedWorkQueue是ScheduledThreadPoolExecutor的一个静态内部类，主要用于处理任务队列延迟的工作。

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    //默认闲置超时回收时常
    private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS, new DelayedWorkQueue());
    }

4. SingleThreadExecutor （单线程线程池）
通过Executors.newSingleThreadExecutor()创建，特点：

• 只有一个核心线程，所有任务在同一个线程按顺序执行。
• 所有的外界任务统一到一个线程中，所以不需要处理线程同步的问题。

用来创建一个单线程化的线程池，它只用唯一的工作线程来执行任务，一次只支持一个，所有任务按照指定的顺序执行。
这是一个单例化的线程池，他只有一个线程去执行任务。最常见的一个例子就是我们的UI线程，它就是典型的单线程模型。

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,  0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

    ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
    singleThreadExecutor.execute(runnable);

三、 Android线程池简单使用

3.1 线程池简单使用

（1）上面所说的四种常用线程池的实例化：

    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
             //do something
        }
    };
     
    ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(1);
    fixedThreadPool.execute(runnable);
    
    ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
    cachedThreadPool.execute(runnable);

  
    //线程4
    // 注意这里创建的是ScheduledExecutorService对象，ScheduledExecutorService是ExecutorService的子类
    ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);
    // 延迟1000ms后执行runnable
    scheduledThreadPool.schedule(runnable,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);//定时执行

    // 延迟1000ms后，每2000ms执行一次runnable
    scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(runnable,1000,2000,TimeUnit.MILLISECONDS);//周期执行
    isRunning = true;
   

（2）简单使用小demo：
添加线程池开始执行和ScheduledThreadPool停止执行的两个按钮点击事件，布局就不贴了。

findViewById(R.id.btn_start).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            count = 0;
            mStatueText.setText("线程开始执行，次数："+ count);
            startThreadPool();
        }
    });

findViewById(R.id.btn_stop).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            if(null != scheduledThreadPool && isRunning){
                scheduledThreadPool.shutdown();
                mStatueText.setText("scheduledThreadPool线程停止，当前次数："+ count);
                isRunning = false;
            }
        }
    });

startThreadPool(); 方法里Runnable每执行一次增加一次count并打到TextView上：

    Runnable runnable = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
                count++;
                runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        mStatueText.setText("线程执行完毕，次数："+ count);
                    }
                });
        }
    };

接着让所有的线程池执行这个Runnable对象，最后的结果是变量count的值从0直接到了3，然后又到5最后无限增长。
原因是除ScheduledThreadPool对象外的三个线程池很快执行了任务，ScheduledThreadPool对象的执行了两次任务，两个都延时1000ms。

最后循环执行的任务一直在增加count的值。

相关文章：
Android多线程：理解和简单使用总结

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Android 线程池原理及使用

一：使用线程池的原因

在android开发中经常会使用多线程异步来处理相关任务，而如果用传统的newThread来创建一个子线程进行处理，会造成一些严重的问题：

1：在任务众多的情况下，系统要为每一个任务创建一个线程，而任务执行完毕后会销毁每一个线程，所以会造成线程频繁地创建与销毁。

2：多个线程频繁地创建会占用大量的资源，并且在资源竞争的时候就容易出现问题，同时这么多的线程缺乏一个统一的管理，容易造成界面的卡顿。

3:多个线程频繁地销毁，会频繁地调用GC机制，这会使性能降低，又非常耗时。

总而言之：频繁地为每一个任务创建一个线程，缺乏统一管理，降低性能，并且容易出现问题。

为了解决这些问题，就要用到今天的主角——线程池.

线程池使用的好处：

1：对多个线程进行统一地管理，避免资源竞争中出现的问题。

2：（重点）：对线程进行复用，线程在执行完任务后不会立刻销毁，而会等待另外的任务，这样就不会频繁地创建、销毁线程和调用GC。

3：JAVA提供了一套完整的ExecutorService线程池创建的api，可创建多种功能不一的线程池，使用起来很方便。

二：几种常见的线程池

1：ThreadPoolExecutor 创建基本线程池

创建线程池，主要是利用ThreadPoolExecutor这个类，而这个类有几种构造方法，其中参数最多的一种构造方法如下：

  public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory) {
        ...
    }

corePoolSize: 该线程池中核心线程的数量。

maximumPoolSize：该线程池中最大线程数量。(区别于corePoolSize)

keepAliveTime:从字面上就可以理解，是非核心线程空闲时要等待下一个任务到来的时间，当任务很多，每个任务执行时间很短的情况下调大该值有助于提高线程利用率。注意：当allowCoreThreadTimeOut属性设为true时，该属性也可用于核心线程。

unit:上面时间属性的单位

workQueue:任务队列，后面详述。

threadFactory:线程工厂，可用于设置线程名字等等，一般无须设置该参数。

设置好几个参数就可以创建一个基本的线程池，而之后的各种线程池都是在这种基本线程池的基础上延伸的。

下面贴个自己写的demo来熟悉具体的使用并且加深影响：

//创建基本线程池
        final ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(3,5,1,TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(100));

设置一个按钮mThreadPoolExecute，并在点击事件中使用线程池

 /**
  * 基本线程池使用
  */
 mThreadPoolExecute.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {

                for(int i = 0;i<30;i++){
                    final int finali = i;
                    Runnable runnable = new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            try {
                                Thread.sleep(2000);
                                Log.d("Thread", "run: "+finali);
                                Log.d("当前线程：",Thread.currentThread().getName());
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    };
                    threadPoolExecutor.execute(runnable);
                }
            }
        });

结果会每2s打印三个日志。

具体过程：

1.execute一个线程之后，如果线程池中的线程数未达到核心线程数，则会立马启用一个核心线程去执行。

2.execute一个线程之后，如果线程池中的线程数已经达到核心线程数，且workQueue未满，则将新线程放入workQueue中等待执行。

3.execute一个线程之后，如果线程池中的线程数已经达到核心线程数但未超过非核心线程数，且workQueue已满，则开启一个非核心线程来执行任务。

4.execute一个线程之后，如果线程池中的线程数已经超过非核心线程数，则拒绝执行该任务，采取饱和策略，并抛出RejectedExecutionException异常。

demo中设置的任务队列长度为100，所以不会开启额外的5-3=2个非核心线程，如果将任务队列设为25，则前三个任务被核心线程执行，剩下的30-3=27个任务进入队列会满，此时会开启2个非核心线程来执行剩下的两个任务。

//新开启了thread-4与thread-5执行剩下的超出队列的两个任务28和29
2019-03-28 15:54:07.879 22284-22618/com.example.threadpooltest D/Thread:: 1
2019-03-28 15:54:07.879 22284-22617/com.example.threadpooltest D/Thread:: 0
2019-03-28 15:54:07.879 22284-22617/com.example.threadpooltest D/当前线程：: pool-1-thread-1
2019-03-28 15:54:07.879 22284-22618/com.example.threadpooltest D/当前线程：: pool-1-thread-2
2019-03-28 15:54:07.880 22284-22619/com.example.threadpooltest D/Thread:: 2
2019-03-28 15:54:07.880 22284-22619/com.example.threadpooltest D/当前线程：: pool-1-thread-3
2019-03-28 15:54:07.881 22284-22620/com.example.threadpooltest D/Thread:: 28
2019-03-28 15:54:07.881 22284-22620/com.example.threadpooltest D/当前线程：: pool-1-thread-4
2019-03-28 15:54:07.881 22284-22621/com.example.threadpooltest D/Thread:: 29
2019-03-28 15:54:07.881 22284-22621/com.example.threadpooltest D/当前线程：: pool-1-thread-5

疑问：每个for循环里都有一个sleep（2000），为何会每隔2s打印三个任务？
原因：因为一开始的时候只是声明runnable对象并且重写run()方法，并没有运行，而后execute(runnable) 才会sleep，又因为一开始创建线程池的时候声明的核心线程数为3，所以会首先开启三个核心线程，然后执行各自的run方法，虽然有先后顺序，但这之间的间隔很短，所以2s后同时打印3个任务。

2：FixedThreadPool (可重用固定线程数)

Executors类中的创建方法：

 

FixedThreadPool创建

特点：参数为核心线程数，只有核心线程，无非核心线程，并且阻塞队列无界。

demo代码：

创建：

  //创建fixed线程池

  final ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5);

使用：

    /**
     * fixed线程池
     */
        mFixedPoolThread.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                for(int i = 0;i<30;i++){
                    final int finali = i;
                    Runnable runnable = new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            try {
                                Thread.sleep(2000);
                                Log.d("Thread", "run: "+finali);
                                Log.d("当前线程：",Thread.currentThread().getName());
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    };
                    fixedThreadPool.execute(runnable);

                }
            }
        });

结果为每2s打印5次任务，跟上面的基础线程池类似。

3：CachedThreadPool (按需创建)

Executors类中的创建方法：

 

CachedThreadPool创建

特点：没有核心线程，只有非核心线程，并且每个非核心线程空闲等待的时间为60s，采用SynchronousQueue队列。

 final ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        mCachedPoolThread.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                for(int i = 0;i<30;i++){
                    final int finali = i;
                    Runnable runnable = new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            try {
                                Thread.sleep(2000);
                                Log.d("Thread", "run: "+finali);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    };
                    cachedThreadPool.execute(runnable);

                }
            }
        });

结果：过2s后直接打印30个任务

结果分析：

• 因为没有核心线程，其他全为非核心线程，SynchronousQueue是不存储元素的，每次插入操作必须伴随一个移除操作，一个移除操作也要伴随一个插入操作。
• 当一个任务执行时，先用SynchronousQueue的offer提交任务，如果线程池中有线程空闲，则调用SynchronousQueue的poll方法来移除任务并交给线程处理；如果没有线程空闲，则开启一个新的非核心线程来处理任务。
• 由于maximumPoolSize是无界的，所以如果线程处理任务速度小于提交任务的速度，则会不断地创建新的线程，这时需要注意不要过度创建，应采取措施调整双方速度，不然线程创建太多会影响性能。
• 从其特点可以看出，CachedThreadPool适用于有大量需要立即执行的耗时少的任务的情况。

4：SingleThreadPool(单个核线的fixed)

创建方法：

 

SingleThreadPool创建

创建：

 //创建Single线程池
 final ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

使用：

  /**
    * single线程池
    */
        mSinglePoolExecute.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                for(int i = 0;i<30;i++){
                    final int finali = i;x
                    Runnable runnable = new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            try {
                                Thread.sleep(2000);
                                Log.d("Thread", "run: "+finali);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    };
                    singleThreadExecutor.execute(runnable);

                }
            }
        });

结果：每2s打印一个任务，由于只有一个核心线程，当被占用时，其他的任务需要进入队列等待。

5：ScheduledThreadPool(定时延时执行)

创建方法：

 

ScheduledThreadPool创建1

 

ScheduledThreadPool创建2

创建：

//创建Scheduled线程池
  final ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);

使用：

  /**
    * scheduled线程池
    */
        mScheduledTheadPool.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {

                    Runnable runnable = new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {

                            Log.d("Thread", "This task is delayed to execute");
                    }

                    };
                    scheduledThreadPool.schedule(runnable,10,TimeUnit.SECONDS);//延迟启动任务

//延迟5s后启动，每1s执行一次             scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(runnable,5,1,TimeUnit.SECONDS);
//启动后第一次延迟5s执行，后面延迟1s执行  scheduledThreadPool.scheduleWithFixedDelay(runnable,5,1,TimeUnit.SECONDS);
            }
        });

结果如代码所述。

6：自定义的PriorityThreadPool(队列中有优先级比较的线程池)

创建：

 //创建自定义线程池(优先级线程)
final ExecutorService priorityThreadPool = new ThreadPoolExecutor(3,3,0, TimeUnit.SECONDS,new PriorityBlockingQueue<Runnable>());

自定义Runnable，继承Comparable接口：

public abstract class PriorityRunnable implements Runnable,Comparable<PriorityRunnable> {
    private int priority;

    public  PriorityRunnable(int priority){
        if(priority <0) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        this.priority = priority;
    }

    public int getPriority() {
        return priority;
    }

    @Override
    public int compareTo(@NonNull PriorityRunnable another) {
        int me = this.priority;
        int anotherPri=another.getPriority();
        return me == anotherPri ? 0 : me < anotherPri ? 1 : -1;
    }

    @Override
    public void run() {
            doSomeThing();
    }

    protected abstract void doSomeThing();
}

利用抽象类继承Comparable接口重写其中的compareTo方法来比较优先级。

使用：

  mMyPriorityTheadPool.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                for(int i = 0;i<30;i++){
                    final int priority = i;
                    priorityThreadPool.execute(new PriorityRunnable(priority) {
                        @Override
                        protected void doSomeThing() {
                            Log.d("MainActivity", "优先级为 "+priority+"  的任务被执行");
                            try {
                                Thread.sleep(2000);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    });

                }
            }
        });

结果：前三个任务被创建的三个核心线程执行，之后的27个任务进入队列并且调用compareTo方法进行排序，之后打印出来的是经过排序后从大到小的顺序。

三：JAVA中的阻塞队列

由于上面的构造方法涉及到了阻塞队列，所以补充一些阻塞队列的知识。
阻塞队列：我的理解是，生产者——消费者，生产者往队列里放元素，消费者取，如果队列里没有元素，消费者线程取则阻塞，如果队列里元素满了，则生产者线程阻塞。

常见的阻塞队列有下列7种：

ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。

具体情况具体分析，选择合适的队列。
 

四：各个线程池总结及适用场景

newCachedThreadPool：

底层：返回ThreadPoolExecutor实例，corePoolSize为0；maximumPoolSize为Integer.MAX_VALUE；keepAliveTime为60L；unit为TimeUnit.SECONDS；workQueue为SynchronousQueue(同步队列)
通俗：当有新任务到来，则插入到SynchronousQueue中，由于SynchronousQueue是同步队列，因此会在池中寻找可用线程来执行，若有可以线程则执行，若没有可用线程则创建一个线程来执行该任务；若池中线程空闲时间超过指定大小，则该线程会被销毁。
适用：执行很多短期异步的小程序或者负载较轻的服务器

newFixedThreadPool：

底层：返回ThreadPoolExecutor实例，接收参数为所设定线程数量nThread，corePoolSize为nThread，maximumPoolSize为nThread；keepAliveTime为0L(不限时)；unit为：TimeUnit.MILLISECONDS；WorkQueue为：new LinkedBlockingQueue<Runnable>() 无解阻塞队列
通俗：创建可容纳固定数量线程的池子，每隔线程的存活时间是无限的，当池子满了就不再添加线程了；如果池中的所有线程均在繁忙状态，对于新任务会进入阻塞队列中(无界的阻塞队列)
适用：执行长期的任务，性能好很多

newSingleThreadExecutor:

底层：FinalizableDelegatedExecutorService包装的ThreadPoolExecutor实例，corePoolSize为1；maximumPoolSize为1；keepAliveTime为0L；unit为：TimeUnit.MILLISECONDS；workQueue为：new LinkedBlockingQueue<Runnable>() 无解阻塞队列
通俗：创建只有一个线程的线程池，且线程的存活时间是无限的；当该线程正繁忙时，对于新任务会进入阻塞队列中(无界的阻塞队列)
适用：一个任务一个任务执行的场景

NewScheduledThreadPool:

底层：创建ScheduledThreadPoolExecutor实例，corePoolSize为传递来的参数，maximumPoolSize为Integer.MAX_VALUE；keepAliveTime为0；unit为：TimeUnit.NANOSECONDS；workQueue为：new DelayedWorkQueue() 一个按超时时间升序排序的队列
通俗：创建一个固定大小的线程池，线程池内线程存活时间无限制，线程池可以支持定时及周期性任务执行，如果所有线程均处于繁忙状态，对于新任务会进入DelayedWorkQueue队列中，这是一种按照超时时间排序的队列结构
适用：周期性执行任务的场景

五：线程池其它方法：

1.shutDown()  关闭线程池，不影响已经提交的任务

2.shutDownNow() 关闭线程池，并尝试去终止正在执行的线程

3.allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 允许核心线程闲置超时时被回收

4.submit 一般情况下我们使用execute来提交任务，但是有时候可能也会用到submit，使用submit的好处是submit有返回值。

5.beforeExecute() - 任务执行前执行的方法

6.afterExecute() -任务执行结束后执行的方法

7.terminated() -线程池关闭后执行的方法

参考出处链接：

Android性能优化之使用线程池处理异步任务
Android开发之线程池使用总结
线程池的种类，区别和使用场景

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一、什么是线程池

顾名思义，线程池就是一个可以同时容纳多个线程执行的容器。在多线程编程中，我们不可避免地要用到线程池技术，那么我们为什么要使用线程池呢？这就要说说线程池的优点了：

• 通过重用线程池中的线程，可以避免因重复创建和销毁线程带来的性能开销；
• 有效控制线程的最大并发数，避免大量的线程因互相抢占资源而造成系统的阻塞；
• 能够对线程进行简单的管理，提供定时执行、间隔循环执行等功能。

二、线程池的实现

Android中线程池真正的实现是ThreadPoolExecutor类，它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池，我们通过它的构造方法来了解各个参数的含义。

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;
}

• 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，即使它们处于空闲状态。但是当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性值为true，那么空闲的核心线程也会有超时策略，这个时长由keepAliveTime决定，当等待超过keepAliveTime指定的时长，核心线程被终止。
• maximumPoolSize
  线程池能容纳的最大线程数，当线程数达到这个数值，后续的任务会被阻塞，直到有其他线程被释放。
• keepAliveTime
  非核心线程的闲置超时时长，超过这个时长非核心线程就会被回收。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性值为true，keepAliveTime同样会作用于核心线程。
• unit
  设置keepAliveTime参数的单位。
• workQueue
  线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中。
• threadFactory
  线程工厂，专门为线程池生成新线程。

ThreadPoolExecutor执行任务时需要遵循如下规则：

1. 如果线程池中的线程数量未达到核心线程数，那么会直接启动一个核心线程来执行新的任务；
2. 如果线程池中的线程数量已经达到或超过核心线程数，那么任务会被插入到任务队列中排队等待；
3. 如果线程池中的线程数量已经达到或超过核心线程数，并且任务队列已满，这个时候如果线程池中的线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立即启动一个非核心线程来执行任务；
4. 如果步骤3中线程数量达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者任务执行请求被拒绝。

处理任务优先级排序：启动核心线程 -> 进入任务队列 -> 启动非核心线程 。

我们接下来从源码的角度分析一下任务执行的规则：

public void execute(Runnable command) {
   //传进来的线程为null，则抛出空指针异常
   if (command == null)
       throw new NullPointerException();
  
   //获取当前线程池的状态+线程个数变量
   int c = ctl.get();
   /**
    * 3个步骤
    */
   //1.判断当前线程池线程个数是否小于corePoolSize,小于则调用addWorker方法创建新线程运行,且传进来的Runnable当做第一个任务执行。
   //如果调用addWorker方法返回false，则直接返回
   if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
       if (addWorker(command, true))
           return;
       c = ctl.get();
   }

   //2.如果线程池处于RUNNING状态，则添加任务到阻塞队列
   if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {

       //二次检查
       int recheck = ctl.get();
       //如果当前线程池状态不是RUNNING则从队列删除任务，并执行拒绝策略
       if (! isRunning(recheck) && remove(command))
           reject(command);

       //否者如果当前线程池线程空，则添加一个线程
       else if (workerCountOf(recheck) == 0)
           addWorker(null, false);
   }
   //3.新增线程，新增失败则执行拒绝策略
   else if (!addWorker(command, false))
       reject(command);
}

这样直接看代码可能还是不太清晰，所以我们直接看图会比较容易理解具体过程。

 

图片来源于网络

三、线程池的分类

第二节中对ThreadPoolExecutor的主要配置参数进行了详细的介绍，本节将介绍Android中常见的几种线程池，看看它们是如何通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性。

（1）FixedThreadPool

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                  threadFactory);
}

总结：核心线程数=最大线程数，即线程池中只有核心线程，这意味着所有线程不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有线程都处于活动状态时，由于任务队列没有限制大小，因此新任务总是会进入任务队列排队等待，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些线程不会被回收，因此它能够更加快速地响应外界的请求。

（2）SingleThreadExecutor

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                threadFactory));
}

总结：核心线程数=最大线程数=1，即线程池中只能有一个核心线程。SingleThreadExecutor可以确保所有任务都在同一线程中顺序执行，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步问题。

（3）CachedThreadPool

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

总结：核心线程数=0，即它只有非核心线程，并且线程池可以容纳的非核心线程数量为Integer.MAX_VALUE。线程池中的空闲线程都有超时机制，如果在60秒内没有执行任务，线程将会被系统回收。假如某个时刻所有线程都处于活动状态，那么就会创建新线程来执行新任务，否则直接使用空闲线程处理任务。CachedThreadPool的任务队列实际上是一个无法存储任务的队列，这将导致任何任务都会立即被执行。CachedThreadPool适用于执行大量耗时较少的任务。当所有线程都处于空闲状态时，它们会因为超时而全部被回收，这个时候CachedThreadPool中没有任何线程，这几乎不占用任何系统资源。。

（4）ScheduledThreadPool

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}
//延迟1秒执行，每隔1秒向线程池提交一次任务
Executors. newScheduledThreadPool (5).scheduleAtFixedRate(r, 1, 1, TimeUnit.SECONDS);

总结：核心线程数固定，非核心线程数为Integer.MAX_VALUE。非核心线程处于空闲状态超过一定时长就会被回收。ScheduledThreadPool主要用于执行定时任务以及有固定周期的重复任务。

除了系统提供的这几类线程池之外，我们也可以根据实际场景灵活地配置线程池。

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参考

《Android开发艺术探索》
java多线程系列：ThreadPoolExecutor源码分析

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Executor框架最核心的类是ThreadPoolExecutor，它是线程池的实现类，主要由下列4个组件构成。

    ·corePool：核心线程池的大小。

    ·maximumPool：最大线程池的大小。

    ·BlockingQueue：用来暂时保存任务的工作队列。

    ·RejectedExecutionHandler：当ThreadPoolExecutor已经关闭或ThreadPoolExecutor已经饱和时（达到了最大线程池大小且工作队列已满），execute()方法将要调用的Handler。

通过Executor框架的工具类Executors，可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor。

    ·FixedThreadPool。

    ·SingleThreadExecutor。

    ·CachedThreadPool。 

下面将分别介绍这3种ThreadPoolExecutor。

FixedThreadPool被称为可重用固定线程数的线程池。下面是FixedThreadPool的源代码实现。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { 

    return new ThreadPoolExecutor(nThreads,nThreads,

    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue());

}

FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都被设置为创建FixedThreadPool时指定的参数nThreads。当线程池中的线程数大于corePoolSize时，keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的最长时间，超过这个时间后多余的线程将被终止。这里把keepAliveTime设置为0L，意味着多余的空闲线程会被立即终止。

FixedThreadPool的execute()方法的运行示意图如图所示。

 

FixedThreadPool的execute()的运行示意图

上图的说明如下。

    1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来执行任务。

    2）在线程池完成预热之后（当前运行的线程数等于corePoolSize），将任务加入 LinkedBlockingQueue。

    3）线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

FixedThreadPool使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列（队列的容量为 Integer.MAX_VALUE）。使用无界队列作为工作队列会对线程池带来如下影响。

    1）当线程池中的线程数达到corePoolSize后，新任务将在无界队列中等待，因此线程池中的线程数不会超过       corePoolSize。

    2）由于1，使用无界队列时maximumPoolSize将是一个无效参数。 

    3）由于1和2，使用无界队列时keepAliveTime将是一个无效参数。

    4）由于使用无界队列，运行中的FixedThreadPool（未执行方法shutdown()或 shutdownNow()）不会拒绝任务   （不会调用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution方法）。

SingleThreadExecutor详解

SingleThreadExecutor是使用单个worker线程的Executor。下面是SingleThreadExecutor的源代码实现。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { 

    return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS    ,new LinkedBlockingQueue()));

}

SingleThreadExecutor的corePoolSize和maximumPoolSize被设置为1。其他参数与 FixedThreadPool相同。SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列（队列的容量为Integer.MAX_VALUE）。SingleThreadExecutor使用无界队列作为工作队列对线程池带来的影响与FixedThreadPool相同，这里就不赘述了。

SingleThreadExecutor的运行示意图如图所示。

 

SingleThreadExecutor的execute()的运行示意

对上图的说明如下。

    1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize（即线程池中无运行的线程），则创建一个新线程来执行任务。

    2）在线程池完成预热之后（当前线程池中有一个运行的线程），将任务加入Linked- BlockingQueue。

    3）线程执行完1中的任务后，会在一个无限循环中反复从LinkedBlockingQueue获取任务来执行。

CachedThreadPool详解

CachedThreadPool是一个会根据需要创建新线程的线程池。下面是创建CachedThreadPool的源代码。

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {     return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,

    60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue());

}

CachedThreadPool的corePoolSize被设置为0，即corePool为空；maximumPoolSize被设置为 Integer.MAX_VALUE，即maximumPool是无界的。这里把keepAliveTime设置为60L，意味着 CachedThreadPool中的空闲线程等待新任务的最长时间为60秒，空闲线程超过60秒后将会被终止。

FixedThreadPool和SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列。CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列，但 CachedThreadPool的maximumPool是无界的。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于 maximumPool中线程处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下， CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU和内存资源。

CachedThreadPool的execute()方法的执行示意图如图所示。

 

 

对上图的说明如下。

    1）首先执行SynchronousQueue.offer（Runnable task）。如果当前maximumPool中有空闲线程正在执行       SynchronousQueue.poll（keepAliveTime，TimeUnit.NANOSECONDS），那么主线程执行offer操作与空闲线       程执行的poll操作配对成功，主线程把任务交给空闲线程执行，execute()方法执行完成；否则执行下面的步骤

    2）当初始maximumPool为空，或者maximumPool中当前没有空闲线程时，将没有线程执       行 SynchronousQueue.poll（keepAliveTime，TimeUnit.NANOSECONDS）。这种情况下，步骤1）将失败。       此时CachedThreadPool会创建一个新线程执行任务，execute()方法执行完成。

    3）在步骤2）中新创建的线程将任务执行完后，会执行 SynchronousQueue.poll（keepAliveTime，       TimeUnit.NANOSECONDS）。这个poll操作会让空闲线程最多在SynchronousQueue中等待60秒钟。如果60       秒钟内主线程提交了一个新任务（主线程执行步骤1）），那么这个空闲线程将执行主线程提交的新任务；否       则，这个空闲线程将终止。由于空闲60秒的空闲线程会被终止，因此长时间保持空闲的CachedThreadPool不        会使用任何资源。

前面提到过，SynchronousQueue是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一个线程的对应移除操作，反之亦然。CachedThreadPool使用SynchronousQueue，把主线程提交的任务传递给空闲线程执行。CachedThreadPool中任务传递的示意图如图所示。

 

作者：CodeKing2017
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来源：简书
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