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在Android当中根据用途分为主线程与子线程主线程当中主要处理与界面相关的操作子线程主要进行耗时操作。除了Thread本身以外在Android当中还有很多扮演者线程的角色比如AsyncTask 底层为线程池但是现在并不推荐使用、IntentService和一个特殊的线程HandlerThread。
对于不同的线程有不同的使用场景AsyncTask封装了线程池和Handler主要是为了在子线程里面更新UI。HandlerThread是一种具有消息循环的线程它的内部可以使用Handler。IntentService是一个服务系统对内部进行了封装使其更方便的进行后台服务内部采用HandlerThread来执行任务当任务执行完毕IntentService会自动退出它的作用很像一个后台进程被弃用WorkManager 或 JobIntentService。WorkManager 是 Google 推荐的用于执行后台任务的解决方案它支持一次性任务和周期性任务并能够处理任务的重试、链式依赖等。而 JobIntentService 可以在后台处理任务并且在需要时重新启动服务适用于需要向后兼容较旧的 Android 版本的场景。
在操作系统当中线程是操作系统调度的最小单元 同时线程又是一种受限的系统资源即线程不可以无限制的产生并且线程的创建和销毁都会有相应的开销。当系统当中存在大量的线程的时候系统会通过时间片轮转的方式调度线程因此线程不可能做到绝对的并行除非线程数量小于CPU的核心数但一般来说这是不可能的。但是在程序当中频繁创建和销毁线程显然不是高效的做法应该采用线程池接下来就看看Android中的线程池吧
使用线程池的优点
重用线程池中的线程避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销。能有效控制线程池的最大并发数避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞现象。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
ThreadPoolExecutor 是 Java 中 Executor 框架的一部分它实现了 Executor 接口和 ExecutorService 接口。这个类允许你创建一个线程池并且可以控制任务的并发执行它是线程池的核心实现类。
一共有4个构造方法接下来我们就看看拥有最多参数的构造方法 corePoolSize核心线程数
默认情况下线程池是空的只有提交任务时才会创建线程。如果当前运行的线程数少于corePoolSize则会创建新的线程来处理任务如何当前运行的线程数等于或者多于corePoolSize则不会创建新线程。核心线程通常不会被回收除非设置了允许回收的核心线程数。如果调用线程池的prestartAllcoreThread方法则线程池会提前创建并开启所有的核心线程来处理任务。
maximumPoolSize最大线程数
这是线程池中允许的最大线程数量包括核心线程和非核心线程。当队列满了并且正在执行的线程数少于最大线程数时线程池会尝试创建新的线程来处理任务。如果队列满了且线程数已达到最大线程数新提交的任务将被拒绝。
keepAliveTime非核心线程空闲存活时间
这是非核心线程在终止前等待新任务的最长时间。当线程池中的线程数超过核心线程数时这些额外的线程非核心线程在空闲时会等待新任务的到来。如果超过这个时间还没有新任务线程将被回收。对于核心线程这个参数无效除非设置了允许回收的核心线程数allowCoreThreadTimeOut(true)方法来设置。
unit时间单位
这是keepAliveTime参数的时间单位可以是毫秒、秒、分钟等。
workQueue工作队列
这是一个阻塞队列用于存放待执行的任务。当所有核心线程都在忙碌时新提交的任务会被放入这个队列中。如果队列满了线程池会尝试创建新的线程来处理任务直到达到最大线程数。
threadFactory线程工厂
这是一个ThreadFactory对象用于创建新线程。线程工厂允许你自定义线程的创建过程例如设置线程的名称、优先级、守护状态等。默认的线程工厂通常就足够了但自定义线程工厂可以提供更多的控制和调试信息。
handler拒绝/饱和策略
这是一个RejectedExecutionHandler对象用于处理当任务太多无法被线程池及时处理时的情况即任务队列和线程池都满了的情况。常见的拒绝策略有
AbortPolicy默认策略表示无法处理新任务抛出RejectedExecutionException。CallerRunsPolicy在调用者的线程中执行任务。DiscardPolicy默默丢弃无法处理的任务。DiscardOldestPolicy丢弃队列中最旧的任务重新提交当前的新任务。
线程池的处理流程与原理 根据流程图我们可以看到当我们执行ThreadPoolExecutor的execute方法会有各种的情况
如果线程池中的线程数未达到核心线程数则创建核心线程处理任务如果线程数大于或等于核心线程数则将任务加入任务队列线程池中的空闲线程会不断地从任务队列中取出任务进行处理如果任务队列满了并且线程数没有达到最大线程数则创建非核心线程去处理任务如果线程数超过了最大线程数则执行饱和策略
线程池的种类
我们可以直接或者间接的通过配置来实现自己的线程池的功能特性。
FixedThreadPool
先来看看它的构造函数 public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueueRunnable());
}nThreads核心线程数和最大线程数都被设置为nThreads这意味着线程池的大小是固定的不会动态变化。0L非核心线程的空闲存活时间被设置为0。由于所有线程都是核心线程这个值实际上并不会影响线程池的行为。TimeUnit.MILLISECONDS空闲存活时间的时间单位是毫秒。new LinkedBlockingQueueRunnable()工作队列是一个无界的LinkedBlockingQueue。由于线程池的大小是固定的这个无界队列意味着如果所有线程都在忙碌新提交的任务将会被放入队列中直到队列满为止。
是可重用固定线程数的线程池在一开始创建就已经规定了线程数意味着只有核心线程没有非核心线程即创建的都是核心线程并且这些线程会一直存活直到线程池被关闭即使它们处于空闲状态也不会被回收。它的提交任务执行示意图 CachedThreadPool public static ExecutorService newCachedThreadPool() {return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueueRunnable());
}0核心线程数被设置为0这意味着线程池在初始时没有任何线程线程池中的线程都是非核心线程。Integer.MAX_VALUE最大线程数被设置为Integer.MAX_VALUE约21亿这意味着线程池理论上可以创建非常多的线程。但由于实际物理和操作系统资源的限制这个数字通常不会达到。60L非核心线程的空闲存活时间被设置为60秒。当线程池中的线程空闲超过这个时间它们将被回收。
CachedThreadPool线程池它会根据需要创建新线程但如果线程空闲超过一定时间默认60秒则会被回收。这种线程池适合执行很多短期异步任务的程序。 SingleThreadExecutor
SingleThreadExecutor是使用单个线程的线程池当当前没有运行的线程的时候就会创建一个新线程来处理任务如果有运行的线程就将其添加到阻塞队列当中。 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueueRunnable()));
}1核心线程数和最大线程数都被设置为1这意味着线程池始终只有一个线程。0L非核心线程的空闲存活时间被设置为0。由于只有一个线程这个值实际上并不会影响线程池的行为。 ScheduledThreadPool
ScheduledThreadPool是一个能实现和定时和周期性任务的线程池。 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());
}new DelayedWorkQueue()工作队列这里使用了一个延迟工作队列。这个队列可以存储待执行的任务并按照任务的延迟时间进行排序确保最早需要执行的任务可以被优先处理 当执行ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate 或者scheduleWithFixedDelay 方法时,会向 DelayedWorkQueue 添加一个实现 RunnableScheduledFuture 接口的 ScheduledFutureTask(任务的包装类)并会检查运行的线程数是否达到了corePoolSize(核心线程数)。如果没有达到则新建线程并启动它但并不是立即去执行任务而是去DelayedWorkQueue中取ScheduledFutureTask然后执行任务。如果运行的线程数达到了corePoolSize时则将任务添加到 DelayedWorkQueue 中。DelayedWorkQueue 会将任务进行排序先要执行的任务放在队列的前面。其跟此前介绍的线程池不同的是当执行完任务后会将ScheduledFutureTask中的 time变量改为下次要执行的时间并放回 DelayedWorkQueue中。
总结
线程池类型特点适用场景核心线程数最大线程数空闲线程存活时间FixedThreadPool拥有固定数量的线程线程数不变。负载较重的服务器需要限制线程数量的场景。固定固定无CachedThreadPool根据需要创建新线程空闲线程会被回收。执行很多短期异步任务的程序。0Integer.MAX_VALUE60秒ScheduledThreadPool可以安排在给定延迟后运行命令或定期地执行。需要任务在后台定期执行或重复执行的程序。固定固定60秒SingleThreadExecutor只有一个线程所有任务按照提交顺序依次执行。需要保证任务顺序执行的场景。11无
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