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Android 多线程

Android 多线程

作者: 洋芋掉到碗里去了 | 来源:发表于2018-02-16 22:43 被阅读16次

    当某个应用组件启动且该应用没有运行其他任何组件时,Android 系统会使用单个执行线程为应用启动新的 Linux 进程。默认情况下,同一应用的所有组件在相同的进程和线程(称为“主”线程)中运行。 如果某个应用组件启动且该应用已存在进程(因为存在该应用的其他组件),则该组件会在此进程内启动并使用相同的执行线程。 但是,您可以安排应用中的其他组件在单独的进程中运行,并为任何进程创建额外的线程。

    应用启动时,系统会为应用创建一个名为“主线程”的执行线程。 此线程非常重要,因为它负责将事件分派给相应的用户界面小部件,其中包括绘图事件。 此外,它也是应用与 Android UI 工具包组件(来自 android.widgetandroid.view软件包的组件)进行交互的线程。因此,主线程有时也称为 UI 线程。

    系统不会为每个组件实例创建单独的线程。运行于同一进程的所有组件均在 UI 线程中实例化,并且对每个组件的系统调用均由该线程进行分派。 因此,响应系统回调的方法始终在进程的 UI 线程中运行。

    在应用执行繁重的任务以响应用户交互时,除非正确实现应用,否则这种单线程模式可能会导致性能低下。
    具体地讲,如果 UI 线程需要处理所有任务,则执行耗时很长的操作(例如,网络访问或数据库查询)将会阻塞整个 UI。 一旦线程被阻塞,将无法分派任何事件,包括绘图事件。 从用户的角度来看,应用显示为挂起。 更糟糕的是,如果 UI 线程被阻塞超过几秒钟时间(目前大约是 5 秒钟),用户就会看到一个让人厌烦的“应用无响应”(ANR) 对话框。如果引起用户不满,他们可能就会决定退出并卸载此应用。

    此外,Android UI 工具包并非线程安全工具包。因此,您不得通过工作线程操纵 UI,而只能通过 UI 线程操纵用户界面。 因此,Android 的单线程模式必须遵守两条规则:

    • 不要阻塞 UI 线程
    • 不要在 UI 线程之外访问 Android UI 工具包

    所以,如果要执行耗时的操作,我们需要另起线程执行。


    1. new Thread()

    new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
     
                }
            }).start();
    

    这是Android系统里开线程最简单的方式,也只能应用于最简单的场景,简单的好处却伴随不少的隐患。

    这种方式仅仅是起动了一个新的线程,没有任务的概念,不能做状态的管理。start之后,run当中的代码就一定会执行到底,无法中途取消。Runnable作为匿名内部类还持有了外部类的引用,在线程退出之前,该引用会一直存在,阻碍外部类对象被GC回收,在一段时间内造成内存泄漏。没有线程切换的接口,要传递处理结果到UI线程的话,需要写额外的线程切换代码。

    如果从UI线程启动,则该线程优先级默认为Default,归于default cgroup,会平等的和UI线程争夺CPU资源。在对UI性能要求高的场景下要记得Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);。虽说处于background group的线程总共只能争取到5~10%的CPU资源,但这对绝大部分的后台任务处理都绰绰有余了,1ms和10ms对用户来说,都是快到无法感知,所以我们一般都偏向于在background group当中执行工作线程任务。


    2. HandlerThread

    Android主线程包含一个消息队列(MessageQueue),该消息队列里面可以存入一系列的Message或Runnable对象。通过一个Handler你可以往这个消息队列发送Message或者Runnable对象,并且处理这些对象。每次你新创建一个Handle对象,它会绑定于创建它的线程(也就是UI线程)以及该线程的消息队列,从这时起,这个handler就会开始把Message或Runnable对象传递到消息队列中,并在它们出队列的时候执行它们。

    • HandlerThread本质是一个线程类,它继承了Thread;
    • HandlerThread有自己的内部Looper对象,可以进行looper循环;
    • 通过获取HandlerThread的looper对象传递给Handler对象,可以在handlerMessage方法中执行异步任务;
    • 优点是不会有堵塞,减少对性能的消耗,缺点是不能同时进行多任务的处理,需要等待进行处理,处理效率较低;
    • HandlerThread是一个串行队列,背后只有一个线程。

    Handler可以把一个Message对象或者Runnable对象压入到消息队列中,进而在UI线程中获取Message或者执行Runnable对象,Handler把压入消息队列有两类方式,Post和sendMessage。

    • 对于Handler的Post方式来说,它会传递一个Runnable对象到消息队列中,在这个Runnable对象中,重写run()方法。一般在这个run()方法中写入需要在UI线程上的操作。
    • Handler如果使用sendMessage的方式把消息入队到消息队列中,需要传递一个Message对象,而在Handler中,需要重写handleMessage()方法,用于获取工作线程传递过来的消息,此方法运行在UI线程上。Message是一个final类,所以不可被继承。

    HandlerThread背后只有一个线程,所以任务是串行执行的。串行相对于并行来说更安全,各任务之间不会存在多线程安全问题。

    HandlerThread在实用性,灵活度,安全性上都有更好的表现,但是需要写的代码较多。


    3. AsyncTask

    public class MyAsyncTask extends AsyncTask {
     
            @Override
            protected Object doInBackground(Object[] params) {
                return null;
            }
     
            @Override
            protected void onPreExecute() {
                super.onPreExecute();
            }
     
            @Override
            protected void onPostExecute(Object o) {
                super.onPostExecute(o);
            }
        }
    

    AsyncTask是android提供的轻量级的异步类,可以直接继承AsyncTask,在类中实现异步操作,并提供接口反馈当前异步执行的程度(可以通过接口实现UI进度更新),最后反馈执行的结果给UI主线程。

    AsyncTask的本质是一个静态的线程池,AsyncTask派生出的子类可以实现不同的异步任务,这些任务都是提交到静态的线程池中执行的。线程池中的工作线程执行doInBackground(mParams)方法执行异步任务。当任务状态改变之后,工作线程会向UI线程发送消息,AsyncTask的内部的IntentHandler响应这些消息,并调用相关的回调函数。

    AsyncTask通过一个阻塞队列BlockingQuery<Runnable>存储待执行的任务,利用静态线程池THREAD_POOL_EXECUTOR提供一定数量的线程,默认128个。在Android 3.0以前,默认采取的是并行任务执行器,3.0以后改成了默认采用串行任务执行器,通过静态串行任务执行器SERIAL_EXECUTOR控制任务串行执行,循环取出任务交给THREAD_POOL_EXECUTOR中的线程执行,执行完一个,再执行下一个。

    AsyncTask的几处回调都给了我们机会去中断任务,在任务状态的管理上较之Thread()方式更为灵活。值得注意的是AsyncTask的cancel()方法并不会终止任务的执行,开发者需要自己去检查cancel的状态值来决定是否中止任务。

    AsyncTask也有隐式的持有外部类对象引用的问题,需要特别注意防止出现意外的内存泄漏。AsyncTask由于在不同的系统版本上串行与并行的执行行为不一致,被不少开发者所诟病,这确实是硬伤,绝大部分的多线程场景都需要明确任务是串行还是并行。

    AsyncTask适合单个异步任务的处理。


    4. ThreadPoolExecutor

    线程池是指在初始化一个多线程应用程序过程中创建的一个线程集合。线程池在任务未到达前,会创建一定数量的线程放在空闲队列中。这些线程都是处于睡眠状态的,即均为启动但不消耗CPU,只占用较小的内存空间。当请求到来时,线程池给这次请求分配一个空闲线程,把请求传入此线程中运行,进行处理。当预制线程不够时,线程池可以自由创建一定数量的新线程用于处理更多的请求。如果线程池中的最大线程数使用满了,则会抛出异常,拒绝请求。 当系统较为空闲时,也可以通过移除一部分一直处于停用状态的线程。线程池中的每个线程都有可能被分配为多个任务,一旦任务完成,线程回到线程池等待下一次任务分配。

    ThreadPoolExecutor提供了一组线程池,可以管理多个线程并行执行。这样一方面减少了每个并行任务独自建立线程的开销,另一方面可以管理多个并发线程的公共资源,从而提高了多线程的效率。所以ThreadPoolExecutor比较适合一组任务的执行。Executors利用工厂模式对ThreadPoolExecutor进行了封装,使用起来更加方便。

    1. Executors.newFixedThreadPool()
    创建一个定长的线程池,每提交一个任务就创建一个线程,直到达到池的最大长度,这时线程池会保持长度不再变化
    2. Executors.newCachedThreadPool()
    创建一个可缓存的线程池,如果当前线程池的长度超过了处理的需要时,它可以灵活的回收空闲的线程,当需要增加时,它可以灵活的添加新的线程,而不会对池的长度作任何限制
    3. Executors.newScheduledThreadPool()
    创建一个定长的线程池,而且支持定时的以及周期性的任务执行,类似于Timer
    4. Executors.newSingleThreadExecutor()
    创建一个单线程化的executor,它只创建唯一的worker线程来执行任务

    线程池可以避免线程的频繁创建和销毁,显然性能更好,但线程池并发的特性往往也是疑难杂症的源头,是代码降级和失控的开始。多线程并行导致的bug往往是偶现的,不方便调试,一旦出现就会耗掉大量的开发精力。

    ThreadPool较之HandlerThread在处理多任务上有更高的灵活性,但也带来了更大的复杂度和不确定性。


    5. IntentService

    IntentService又是另一种开工作线程的方式,从名字就可以看出这个工作线程会带有service的属性。IntentService是继承并处理异步请求的一个类。和AsyncTask不同,没有和UI线程的交互,也不像HandlerThread的工作线程会一直存活。IntentService背后其实也有一个HandlerThread来串行的处理Message Queue。只不过在所有的Message处理完毕之后,工作线程会自动结束。所以可以把IntentService看做是Service和HandlerThread的结合体,适合需要在工作线程处理UI无关任务的场景。

    在IntentService内有一个工作线程来处理耗时操作,启动IntentService的方式和启动传统的Service一样,同时,当任务执行完后,IntentService会自动停止,而不需要我们手动去控制。

    另外,可以启动IntentService多次,而每一个耗时操作会以工作队列的方式在IntentService的onHandlerIntent回调方法中执行,并且,每次只会执行一个工作线程,执行完后第一个再执行第二个。

    • 其本质是一个特殊的Service,继承自Service并且本身就是一个抽象类;
    • 它内部通过HandlerThread和Handlershi'xian

    载入自:

    1. 进程和线程
    2. Android多线程的四种方式
    3. Android 线程的正确使用姿势

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