Android中线程和线程池

我们知道线程是CPU调度的最小单位。在Android中主线程是不能够做耗时操作的，子线程是不能够更新UI的。在Android中，除了Thread外，扮演线程的角色有很多，如AsyncTask,IntentService和HandlerThread等等。由于内容过多，所以将分为上下两部分，第一部分主要和大家谈谈Android中的线程，以及在Android中的常用的线程池。第二部分我们一起来了解一下AsyncTask的使用和工作原理。

1、HandlerThread

HandlerThread是Thread的子类，它是一种可以使用Handler的Thread,它的实现比较简单。我们来看看它的源码：

package android.os;

public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority;
    int mTid = -1;
    Looper mLooper;

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }
    

      public HandlerThread(String name, int priority) {
        super(name);
        mPriority = priority;
    }
    

       protected void onLooperPrepared() {
    }



    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    


     public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        
        // If the thread has been started, wait until the looper has been created.
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }



       public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
    }





      public boolean quitSafely() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quitSafely();
            return true;
        }
        return false;
    }




     public int getThreadId() {
        return mTid;
    }
}

为了让大家看清楚，我们源码的一些英文注释干掉了，现在就很清晰了。整个类中，除了构造方法和对外提供几个public方法以外，就剩一个方法了run()。从它的实现来看，和普通的Thread实现没有什么区别。都是在run()方法中执行耗时操作。不过，HandlerThread内部创建了消息队列，并且run()方法是一个无限循环的方法，当我们不需要HandlerThread的时候，我们可以调用quitSafely()或者quit()方法来结束这个线程。这是比较方便的。

2、IntentService

IntentService是一种特殊的Service，它是Service的子类，并且它是一个抽象类，所以必须创建它的子类才可以使用Intent Service。Intent Service可用于执行后台的耗时任务，当任务执行完毕，它会自己结束，不需要开发着手动结束它。这里需要注意一个问题，Intentservice内置有线程，但是它还是属于Service，所以它的优先级会比线程高很多，所以不容易被系统杀死。所以比较合适去执行一些优先级比较高的任务。看看它的源码：

package android.app;

import android.annotation.WorkerThread;
import android.annotation.Nullable;
import android.content.Intent;
import android.os.Handler;
import android.os.HandlerThread;
import android.os.IBinder;
import android.os.Looper;
import android.os.Message;



public abstract class IntentService extends Service {
    private volatile Looper mServiceLooper;
    private volatile ServiceHandler mServiceHandler;
    private String mName;
    private boolean mRedelivery;



    private final class ServiceHandler extends Handler {
        public ServiceHandler(Looper looper) {
            super(looper);
        }



        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            onHandleIntent((Intent)msg.obj);
            stopSelf(msg.arg1);
        }
    }




    public IntentService(String name) {
        super();
        mName = name;
    }




   public void setIntentRedelivery(boolean enabled) {
        mRedelivery = enabled;
    }

    @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);
    }




    @Override
    public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
        Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
        msg.arg1 = startId;
        msg.obj = intent;
        mServiceHandler.sendMessage(msg);
    }




      @Override
    public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
        onStart(intent, startId);
        return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
    }




    @Override
    public void onDestroy() {
        mServiceLooper.quit();
    }




    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return null;
    }




    @WorkerThread
    protected abstract void onHandleIntent(@Nullable Intent intent);
}

这里就很简单了，这些方法对于经常使用Service的朋友来说，就很熟悉了。大家看onCreate()方法。没错IntentService就是封装了HandlerThread和Handler。

当我们启动IntentService是onCreate(),方法将会被调用，然后就会创建HandlerThread和ServiceHandler。而onStartCommand()方法又调用了onStart()方法，从onStart()方法可以看出IntentService 仅仅是通过ServiceHandler来发一个消息，这个消息会在HandlerThread中被处理掉。

大家看这个onStart()方法，将intent作为消息传递给onHandleIntent，这个intent通常是我们传递进来的数据。而onHandleIntent就是通过这个intent来区别具体的后台任务的。 

好了，AsyncTask的使用和工作原理。我们会在下一章在说。下面我们看看线程池吧。

不知道大家有没有遇到过这种情况。我们在写项目，遇到耗时操作的时候，怎么办呢，是不是new Thread().start，那这样的话，整个项目中得new多少个Thread。这种明显是很浪费性能。毕竟线程也是好资源的嘛。那么有没有一种可以方法对线程进行复用呢？答案就是线程池。

先说一下线程池的好处：

1、重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁带来的性能开销。

2、能有效的控制线程池中的线程并发数，避免大量线程之间因为互相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，并提供定时执行以及指定间隔循环执行等功能。

ThreadPoolExecutor

Android中的线程池概念是来源于java中Executor，Executor是一个空的接口，真正的线程池实现ThreadPoolExecutor。

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

简单介绍一下ThreadPoolExcutor各个参数的含义

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，即使他们处于闲置状态。当我们把ThreadPoolExecutor中的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true，那么闲置的核心线程在等待新任务的时候，如果时间超过keepAliveTime所设置的时间，核心线程将会被回收。

maximumPoolSize：设置最大线程池能够容纳的最大线程数，当线程池中的线程达到这个数以后，新任务将会被阻塞。

keepAliveTime：非核心线程数闲置的时间。

unit：指定keepAliveTime参数的时间单位。

workQueue：线程池中的任务队列。

threadFactory：线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。

线程池的分类

Android中常见的线程池有四种，FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool、SingleThreadExecutor。

FixedThreadPool

FixedThreadPool线程池是通过Executors的new FixedThreadPool方法来创建。它的特点是该线程池中的线程数量是固定的。即使线程处于闲置的状态，它们也不会被回收，除非线程池被关闭。当所有的线程都处于活跃状态的时候，新任务就处于队列中等待线程来处理。注意，FixedThreadPool只有核心线程，没有非核心线程。

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

CachedThreadPool

CachedThreadPool线程池是通过Executors的newCachedThreadPool进行创建的。它是一种线程数目不固定的线程池，它没有核心线程，只有非核心线程，当线程池中的线程都处于活跃状态，就会创建新的线程来处理新的任务。否则就会利用闲置的线程来处理新的任务。线程池中的线程都有超时机制，这个超时机制时长是60s，超过这个时间，闲置的线程就会被回收。这种线程池适合处理大量并且耗时较少的任务。这里得说一下，CachedThreadPool的任务队列，基本都是空的。

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

ScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool线程池是通过Executors的newScheduledThreadPool进行创建的，它的核心线程是固定的，但是非核心线程数是不固定的，并且当非核心线程一处于空闲状态，就立即被回收。这种线程适合执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

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


public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                       ThreadFactory threadFactory) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue(), threadFactory);
    }

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor线程池是通过Executors的newSingleThreadExecutor方法来创建的，这类线程池中只有一个核心线程，也没有非核心线程，这就确保了所有任务能够在同一个线程并且按照顺序来执行，这样就不需要考虑线程同步的问题。

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {

        return new FinalizableDelegatedExecutorService

            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,

                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,

                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));

    }

好了，写了这么多，真特么累，下部分就和大家分享一下AsyncTask的 工作原理。