这是我参与11月更文挑战的第15天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战
什么是线程池
线程池就是将线程进行池化，需要运行任务时从池中拿一个线程来执行，执行完毕，线程放回池中。
使用线程池的好处
- 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗
- 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。
线程池的创建
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
}
复制代码各个参数的含义：
- corePoolSize：线程池中的核心线程数
- maximumPoolSize:线程池中允许的最大线程数
- keepAliveTime:线程空闲时的存活时间(只在线程数大于corePoolSize时才有用)
- unit:keepAliveTime的时间单位
- workQueue:阻塞队列.当线程池中的线程数超过它的corePoolSize的时候，线程会进入阻塞队列进行阻塞等待
- threadFactory:创建线程的工厂（线程的命名规则是“pool-数字-thread-数字”）
- handler:线程池的饱和策略.
线程池工作的机制
- 当提交一个任务时，线程池创建一个新线程执行任务，直到当前线程数等于corePoolSize；
- 如果当前线程数为corePoolSize，继续提交的任务被保存到阻塞队列中，等待被执行；
- 如果当前阻塞队列满了，且继续提交任务，则创建新的线程执行任务，前提是当前线程数小于maximumPoolSize.
- 当阻塞队列满了，且没有空闲的工作线程，如果继续提交任务，必须采取一种策略处理该任务
什么是阻塞队列
队列
队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。
队列的数据元素又称为队列元素。在队列中插入一个队列元素称为入队，从队列中删除一个队列元素称为出队。因为队列只允许在一端插入，在另一端删除，所以只有最早进入队列的元素才能最先从队列中删除，故队列又称为先进先出（FIFO—first in first out）线性表。
阻塞队列
- 支持阻塞的插入方法：意思是当队列满时，队列会阻塞插入元素的线程，直到队列不满。
- 支持阻塞的移除方法：意思是在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空
| 方法 | 抛出异常 | 返回特殊值 | 一直阻塞 |
|---|---|---|---|
| 插入方法 | add(e) | offer(e) | put(e) |
| 移除方法 | remove() | poll() | take() |
常用的阻塞队列
- 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。
RejectedExecutionHandler（饱和策略）
- AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；
- CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；
- DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；
- DiscardPolicy：直接丢弃任务
合理配置线程池
- CPU密集型任务应配置尽可能小的线程，如配置Ncpu+1个线程的线程池。
- IO密集型任务线程并不是一直在执行任务，则应配置尽可能多的线程，如2*Ncpu。
- 混合型的任务，如果可以拆分，将其拆分成一个CPU密集型任务和一个IO密集型任务，只要这两个任务执行的时间相差不是太大，那么分解后执行的吞吐量将高于串行执行的吞吐量
通过Runtime.getRuntime().availableProcessors()方法获得当前设备的CPU个数。
AsyncTask
AsyncTask是一个抽象类，内部其实他定义了两个线程池（ThreadPoolExecutor、SerialExecutor）以及一个Handler（InternalHandler）。而我们在使用AsyncTask的时候，一般会往这个类里面传递三个参数，Params，Progress，Result，而在这个类内部拥有四个方法。
class MyAsyncTask extends AsyncTask<String,Integer,String>{
@Override
protected void onPreExecute() {
//数据初始化操作
super.onPreExecute();
}
@Override
protected String doInBackground(String... strings) {
//耗时操作，并将结果返回
return null;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
//对进度条进行更新操作
super.onProgressUpdate(values);
}
@Override
protected void onPostExecute(String s) {
//UI更新操作
super.onPostExecute(s);
}
}
复制代码- onPreExecute()：我们在进行初始化数据的时候调用这个方法，这个方法是在主线程执行。
- doInBackground()：我们在进行耗时操作的时候调用这个方法，所有的耗时操作都在这个里面进行操作。并且将耗时操作的结果返回回去。
- onProgressUpdata()：对控件的进度进行操作。
- onPostExecute()：这个方法里面会拿到doInBackground()方法中返回的参数结果，我们在这个方法里面可以对UI进行操作，从而达到更新UI的结果。
AsyncTask 源码分析：
构造函数
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
//要执行的任务，是对Callable接口的封装。可以获取到返回值
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
postResult(result);
}
return result;
}
};
//AsyncTask要执行的任务分返回结果
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 occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}
复制代码AsyncTask的执行流程
execute->executeOnExecutor
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;
}
复制代码先回在主线程调用onPreExecute（）方法。 将mFuture传递给了AsyncTask的执行器进行执行。AsyncTask的执行器缺省是sDefaultExecutor。
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
@UnsupportedAppUsage
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
private static class SerialExecutor implements Executor {
//双端队列
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);
}
}
}
复制代码每次调用execute，就创建一个Runnable匿名内部类对象，这个对象存入mTasks，在匿名内部类的run函数里面调用传入参数r.run()。然后通过一个scheduleNext函数把mTasks里面的所有对象通过THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive)执行一遍。
SerialExecutor类会把所有的任务丢入一个容器，之后把容器里面的所有对象一个一个的排队（串行化）执行THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
处理任务的线程池
static {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>(), sThreadFactory);
}
复制代码SynchronousQueue没有容量，是无缓冲等待队列，是一个不存储元素的阻塞队列，会直接将任务交给消费者，必须等队列中的添加元素被消费后才能继续添加新的元素。
以前用的是LinkedBlockingQueue（最大容量是128）.
结果和进度的通知
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
复制代码进入消息处理：
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
switch (msg.what) {
case MESSAGE_POST_RESULT://结果
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS://进度
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
复制代码小结
-
在创建了AsyncTask的时候，会默认创建两个线程池SerialExecutor和ThreadPoolExecutor，SerialExecutor负责将任务串行化，ThreadPoolExecutor是真正执行任务的地方，且无论有多少个AsyncTask实例，两个线程池都会只有一份。
-
在execute中，会执行run方法，当执行完run方法后，会调用scheduleNext()不断的从双端队列中轮询，获取下一个任务并继续放到一个子线程中执行，直到异步任务执行完毕。
-
在执行完onPreExecute()方法之后，执行了doInBackground()方法，然后就不断的发送请求获取数据；在这个AsyncTask中维护了一个InternalHandler的类，这个类是继承Handler的，获取的数据是通过handler进行处理和发送的。在其handleMessage方法中，将消息传递给onProgressUpdate()进行进度的更新，也就可以将结果发送到主线程中，进行界面的更新了。
-
通过观察代码我们可以发现，每一个new出的AsyncTask只能执行一次execute()方法，多次运行将会报错，如需多次，需要新new一个AsyncTask（参见如下代码）
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;
}
复制代码