Android开发——Android中常见的4种线程池(保证你能看懂并理解)

流过昼夜 提交于 2020-02-29 14:22:49

0.前言

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使用线程池可以给我们带来很多好处,首先通过线程池中线程的重用,减少创建和销毁线程的性能开销。其次,能控制线程池中的并发数,否则会因为大量的线程争夺CPU资源造成阻塞。最后,线程池能够对线程进行管理,比如使用ScheduledThreadPool来设置延迟N秒后执行任务,并且每隔M秒循环执行一次。

下面会通过介绍线程池中的真正实现者——ThreadPoolExecutor来引出Android中的4类线程池的使用以及特性分析,会加上笔者自己的理解,和自认为比较恰当的比喻,帮助理解。

 

1.凡事得靠ThreadPoolExecutor(铺垫环节,懂的直接跳过)

Executor作为一个接口,它的具体实现就是ThreadPoolExecutor。

Android中的线程池都是直接或间接通过配置ThreadPoolExecutor来实现不同特性的线程池。

先介绍ThreadPoolExecutor的一个常用的构造方法。

    /*
    *@ ThreadPoolExecutor构造参数介绍
    *@author SEU_Calvin
    * @date 2016/09/03
    */
    public ThreadPoolExecutor(
    //核心线程数,除非allowCoreThreadTimeOut被设置为true,否则它闲着也不会死
    int corePoolSize,
    //最大线程数,活动线程数量超过它,后续任务就会排队                   
    int maximumPoolSize,
    //超时时长,作用于非核心线程(allowCoreThreadTimeOut被设置为true时也会同时作用于核心线程),闲置超时便被回收           
    long keepAliveTime,                          
    //枚举类型,设置keepAliveTime的单位,有TimeUnit.MILLISECONDS(ms)、TimeUnit. SECONDS(s)等
    TimeUnit unit,
    //缓冲任务队列,线程池的execute方法会将Runnable对象存储起来
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,
    //线程工厂接口,只有一个new Thread(Runnable r)方法,可为线程池创建新线程
    ThreadFactory threadFactory)

ThreadPoolExecutor的各个参数所代表的特性注释中已经写的很清楚了,那么ThreadPoolExecutor执行任务时的心路历程是什么样的呢?(以下用currentSize表示线程池中当前线程数量)

(1)当currentSize<corePoolSize时,没什么好说的,直接启动一个核心线程并执行任务。

(2)当currentSize>=corePoolSize、并且workQueue未满时,添加进来的任务会被安排到workQueue中等待执行。

(3)当workQueue已满,但是currentSize<maximumPoolSize时,会立即开启一个非核心线程来执行任务。

(4)当currentSize>=corePoolSize、workQueue已满、并且currentSize>maximumPoolSize时,调用handler默认抛出RejectExecutionExpection异常。


2. Android中的四类线程池

Android中最常见的四类具有不同特性的线程池分别为FixThreadPool、CachedThreadPool、ScheduleThreadPool以及SingleThreadExecutor。

 

2.1     FixThreadPool(一堆人排队上公厕)

    /*
    *@FixThreadPool介绍
    *@author SEU_Calvin
    * @date 2016/09/03
    */
    public static ExecutorService newFixThreadPool(int nThreads){
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
    //使用
    Executors.newFixThreadPool(5).execute(r);

(1)从配置参数来看,FixThreadPool只有核心线程,并且数量固定的,也不会被回收,所有线程都活动时,因为队列没有限制大小,新任务会等待执行。

(2)【前方高能,笔者脑洞】FixThreadPool其实就像一堆人排队上公厕一样,可以无数多人排队,但是厕所位置就那么多,而且没人上时,厕所也不会被拆迁,哈哈o(∩_∩)o ,很形象吧。

(3)由于线程不会回收,FixThreadPool会更快地响应外界请求,这也很容易理解,就好像有人突然想上厕所,公厕不是现用现建的。


2.2     SingleThreadPool(公厕里只有一个坑位)

    /*
    *@SingleThreadPool介绍
    *@author SEU_Calvin
    * @date 2016/09/03
    */
    public static ExecutorService newSingleThreadPool (int nThreads){
        return new FinalizableDelegatedExecutorService ( new ThreadPoolExecutor (1, 1, 0, TimeUnit. MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()) );
    }
    //使用
    Executors.newSingleThreadPool ().execute(r);

(1)从配置参数可以看出,SingleThreadPool只有一个核心线程,确保所有任务都在同一线程中按顺序完成。因此不需要处理线程同步的问题。

(2)【前方高能,笔者脑洞】可以把SingleThreadPool简单的理解为FixThreadPool的参数被手动设置为1的情况,即Executors.newFixThreadPool(1).execute(r)。所以SingleThreadPool可以理解为公厕里只有一个坑位,先来先上。为什么只有一个坑位呢,因为这个公厕是收费的,收费的大爷上年纪了,只能管理一个坑位,多了就管不过来了(线程同步问题)。


2.3     CachedThreadPool(一堆人去一家很大的咖啡馆喝咖啡)

    /*
    *@CachedThreadPool介绍
    *@author SEU_Calvin
    * @date 2016/09/03
    */
    public static ExecutorService newCachedThreadPool(int nThreads){
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit. SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
    //使用
    Executors.newCachedThreadPool().execute(r);

(1)CachedThreadPool只有非核心线程,最大线程数非常大,所有线程都活动时,会为新任务创建新线程,否则利用空闲线程(60s空闲时间,过了就会被回收,所以线程池中有0个线程的可能)处理任务。

(2)任务队列SynchronousQueue相当于一个空集合,导致任何任务都会被立即执行。

(3)【前方高能,笔者脑洞】CachedThreadPool就像是一堆人去一个很大的咖啡馆喝咖啡,里面服务员也很多,随时去,随时都可以喝到咖啡。但是为了响应国家的“光盘行动”,一个人喝剩下的咖啡会被保留60秒,供新来的客人使用,哈哈哈哈哈,好恶心啊。如果你运气好,没有剩下的咖啡,你会得到一杯新咖啡。但是以前客人剩下的咖啡超过60秒,就变质了,会被服务员回收掉。

(4)比较适合执行大量的耗时较少的任务。喝咖啡人挺多的,喝的时间也不长。


2.4    ScheduledThreadPool(4个里面唯一一个有延迟执行和周期重复执行的线程池)

    /*
    *@ScheduledThreadPool介绍
    *@author SEU_Calvin
    * @date 2016/09/03
    */
    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize){
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize){
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, NANOSECONDS, new DelayedQueue ());
    }
    //使用,延迟1秒执行,每隔2秒执行一次Runnable r
    Executors. newScheduledThreadPool (5).scheduleAtFixedRate(r, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);

(1)核心线程数固定,非核心线程(闲着没活干会被立即回收)数没有限制。

(2)从上面代码也可以看出,ScheduledThreadPool主要用于执行定时任务以及有固定周期的重复任务。

 

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

 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。

 

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。

 

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。

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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。

至此Android中最常见的四类不同特性的线程池内容总结完毕。
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