Android的线程和线程池
从用途上来说Android的线程主要分为主线程和子线程两类，主线程主要处理和界面相关的工作，子线程主要处理耗时操作。除Thread之外，Android中还有其他扮演线程的角色如AsyncTask、IntentService、HandleThread，其中AsyncTask的底层用到了线程池，IntentService和HandleThread的底层直接使用了线程。
AsyncTask内部封装了线程池和Handler主要是为了方便开发者在在线程中更新UI；HandlerThread是一个具有消息循环的线程，它的内部可以使用Handler；IntentService是一个服务，系统对其进行了封装使其可以更方便的执行后台任务，IntentService内部采用HandleThread来执行任务，当任务执行完毕后IntentService会自动退出。IntentService是一个服务但是它不容易被系统杀死因此它可以尽量的保证任务的执行。
1.主线程和子线程
主线程是指进程所拥有的的线程，在Java中默认情况下一个进程只能有一个线程，这个线程就是主线程。主线程主要处理界面交互的相关逻辑，因为界面随时都有可能更新因此在主线程不能做耗时操作，否则界面就会出现卡顿的现象。主线程之外的线程都是子线程，也叫做工作线程。
Android沿用了Java的线程模型，也有主线程和子线程之分，主线程主要工作是运行四大组件及处理他们和用户的交互，子线程的主要工作就是处理耗时任务，例如网络请求，I/O操作等。Android3.0开始系统要求网络访问必须在子线程中进行否则就会报错，NetWorkOnMainThreadException
2.Android中的线程形态
2.1 AsyncTask
AsyncTask是一个轻量级的异步任务类，它可以在线程池中执行异步任务然后把执行进度和执行结果传递给主线程并在主线程更新UI。从实现上来说AsyncTask封装了Thread和Handler，通过AsyncTask可以很方便的执行后台任务以及主线程中访问UI，但是AsyncTask不适合处理耗时任务，耗时任务还是要交给线程池执行。
AsyncTask的四个核心类如下：
- onPreExecute()：主要用于做一些准备工作，在主线程中执行异步任务执行之前
- doInBackground(Params ... params)：在线程池执行，此方法用于执行异步任务，params表示输入的参数，在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务进度，publishProgress会调用onProgressUpdate
- onProgressUpdate(Progress .. value)：在主线程执行，当任务执行进度发生改变时会调用这个方法
- onPostExecute(Result result)：在主线程执行，异步任务之后执行这个方法，result参数是返回值，即doInBackground的返回值。
2.2 AsyncTask的工作原理
2.3 HandleThread
HandleThread继承自Thread，它是一种可以使用Handler的Thread，它的实现在run方法中调用Looper.prepare()来创建消息队列然后通过Looper.loop()来开启消息循环，这样在实际使用中就可以在HandleThread中创建Handler了。
@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
HandleThread和Thread的区别是什么？
- Thread的run方法中主要是用来执行一个耗时任务；
- HandleThread在内部创建了一个消息队列需要通过Handler的消息方式来通知HandleThread执行一个具体的任务，HandlerThread的run方法是一个无限循环因此在不使用是调用quit或者quitSafely方法终止线程的执行。HandleTread的具体使用场景是IntentService。
2.4 IntentService
IntentService继承自Service并且是一个抽象的类因此使用它时就必须创建它的子类，IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行完毕后就会自动停止。IntentService是一个服务因此它的优先级要比线程高并且不容易被系统杀死，因此可以利用这个特点执行一些高优先级的后台任务，它的实现主要是HandlerThread和Handler，这点可以从onCreate方法中了解。
//IntentService#onCreate
@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);
}
当IntentService第一次被启动时回调用onCreate方法，在onCreate方法中会创建HandlerThread，然后使用它的Looper创建一个Handler对象ServiceHandler，这样通过mServiceHandler把消息发送到HandlerThread中执行。每次启动IntentService都会调用onStartCommand，IntentService在onStartCommand中会处理每个后台任务的Intent。
//IntentService#onStartCommand
@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
onStart(intent, startId);
return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}
//IntentService#onStart
@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}
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);
}
}
onStartCommand是如何处理外界的Intent的？
在onStartCommand方法中进入了onStart方法，在这个方法中IntentService通过mserviceHandler发送了一条消息，然后这个消息会在HandlerThread中被处理。mServiceHandler接收到消息后会把intent传递给onHandlerIntent()，这个intent跟启动IntentService时的startService中的intent是一样的，因此可以通过这个intent解析出启动IntentService传递的参数是什么然后通过这些参数就可以区分具体的后台任务，这样onHandleIntent就可以对不同的后台任务做处理了。当onHandleIntent方法执行结束后IntentService就会通过stopSelf(int startId)方法来尝试停止服务，这里不用stopSelf()的原因是因为这个方法被调用之后会立即停止服务但是这个时候可能还有其他消息未处理完毕，而采用stopSelf(int startId)方法则会等待所有消息都处理完毕后才会终止服务。调用stopSelf(int startId)终止服务时会根据startId判断最近启动的服务的startId是否相等，相等则立即终止服务否则不终止服务。
每执行一个后台任务就会启动一次intentService，而IntentService内部则通过消息的方式向HandlerThread请求执行任务，Handler中的Looper是顺序处理消息的，这就意味着IntentService也是顺序执行后台任务的，当有多个后台任务同时存在时这些后台任务会按照外界发起的顺序排队执行。
3.Android中的线程池
线程池的优点：
- 线程池中的线程可重复使用，避免因为线程的创建和销毁带来的性能开销；
- 能有效控制线程池中的最大并发数避免大量的线程之间因互相抢占系统资源导致的阻塞现象；
- 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。
Android的线程池的概念来自于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程的实现是ThreadPoolExecutor，它提供了一些列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池。
3.1 ThreadPoolExecutor
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;
}
ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现，它的构造函数中提供了一系列参数，先看一下每个参数的含义：
- 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。如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut置为true那么闲置的核心线程在等待新的任务到来时会有超时策略，超时时间由keepAliveTime指定，当等待时间超过keepAliveTime设置的时间后核心线程就会被终止。
- maxinumPoolSize：线程池中所能容纳的最大线程数，当活动线程达到做大数量时后续的新任务就会被阻塞。
- keepAliveTime：非核心线程闲置时的超时时长，超过这个时长非核心线程就会被回收。
- unit：用于指定超时时间的单位，常用单位有毫秒、秒、分钟等。
- workQueue：线程池中的任务队列，通过线程池中的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的线程的功能。
- handler：这个参数不常用，当线程池无法执行新的任务时，这可能是由于任务队列已满或者无法成功执行任务，这个时候ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectExecution方法来通知调用者。
ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下规则：
- 如果线程池中的线程数量没有达到核心线程的数量那么会直接启动一个核心线程来执行任务；
- 如果线程池中线程数量已经达到或者超过核心线程的数量那么会把后续的任务插入到队列中等待执行；
- 如果任务队列也无法插入那么在基本可以确定是队列已满这时如果线程池中的线程数量没有达到最大值就会立刻创建非核心线程来执行任务；
- 如果非核心线程的创建已经达到或者超过线程池的最大数量那么就拒绝执行此任务，同时ThreadPoolExecutor会通过RejectedExecutionHandler抛出异常rejectedExecution。
3.2线程池的分类
- FixedThreadPool：它是一种数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时也不会被回收，除非线程池被关闭。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都会处于等待状态，直到有空闲线程出来。FixedThreadPool只有核心线程并且不会被回收因此它可以更加快速的响应外界的请求。
- CacheThreadPool：它是一种线程数量不定的线程池且只有非核心线程，线程的最大数量是Integer.MAX_VALUE，当线程池中的线程都处于活动状态时如果有新的任务进来就会创建一个新的线程去执行任务，同时它还有超时机制，当一个线程闲置超过60秒时就会被回收。
- ScheduleThreadPool：它是一种拥有固定数量的核心线程和不固定数量的非核心线程的线程池，当非核心线程闲置时会立即被回收。
- SignleThreadExecutor：它是一种只有一个核心线程的线程池，所有任务都在同一个线程中按顺序执行。
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来源：稀土掘金
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