Android中的线程池

前言
线程在Android中是一个很重要的概念，从用途上来说，线程分为主线程和子线程，主线程主要处理和界面相关的事情，而子线程则往往用于执行耗时操作。由于Android的特性，如果在主线程中执行耗时操作，那么就会导致线程无法及时地响应，因此耗时操作必须放在子线程中去执行。
在操作系统中，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，即线程不可能无限制地产生，并且线程的创建和销毁都会有相应的开销。当系统中存在大量的线程时，系统会通过时间片轮转的方式调度每个线程，因此线程不可能做到绝对的并行，除非线程数量小于等于CPU的核心数，一般来说这是不可能的。试想一下，如果一个进程中频繁地创建和销毁线程，这显然不是高效的做法。正确的做法是采用线程池，一个线程池中会缓存一定数量的线程，通过线程池就可以避免因为频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。Android中的线程池来源于Java，主要是通过Excutor来派生特定类型线程池，不同种类的线程池又具有各自的特点。

Android中的线程池
线程池有以下优点：
1.重用线程池中的线程，避免因线程的创建和销毁所带来的性能开销；
2.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；
3.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是线程池的真正实现，它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池，下面介绍ThreadPoolExecutor的构造方法中各个参数的含义。

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
    }

• corePoolSize
  程池中的核心线程数，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属性设置为true，那么闲置的核心线程在等待新任务到来时会有超时策略，这个时间间隔由keepAliveTime所指定，当等待时间超过keepAliveTime所指定的时间后，核心线程就会被终止。

• maximumPoolSize
  线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个值后，后续的任务会被阻塞。

• keepAliveTime
  非核心线程闲置时的超时时长，超过这个时长，闲置线程就会被回收。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeout属性设置为true时，keepAliveTime同样会作用于核心线程。

• unit
  keepAliveTime 参数的时间单位。这是一个枚举，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.SECONDS(秒)、Time.MINUTES(分钟)等。

• workQueue
  线程池中的任务队列，通过线程池的excute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线程的功能，它是一个接口，只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)

ThreadPoolExcutor执行任务时大致遵循如下规则：
1.如果线程池中的线程数量未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；
2.如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行；
3.如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务队列已满，这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务；
4.如果步骤3中线程数量已达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，ThreadPoolExcutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。

AyncTask中线程池的配置情况：

private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = 128;
    private static final int KEEP_ALIVE = 10;

    private static final BlockingQueue<Runnable> sWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10);

    private static final ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
        private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

        public Thread newThread(Runnable r) {
            return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
        }
    };

    private static final ThreadPoolExecutor sExecutor = new ThreadPoolExecutor(
        CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, 
        KEEP_ALIVE, TimeUnit.SECONDS, 
        sWorkQueue, sThreadFactory);

由此可见：核心线程数为5，最大线程数为128，任务队列的容量为10，核心线程无超时机制，非核心线程在闲置时的超时时间为10秒。

线程池的分类
1、FixedThreadPool
她是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有的任务处于活动状态，新任务都处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于只有核心线程且这些核心线程不会被回收，所以它能更快的响应外界的请求。它只有核心线程，且这里的核心线程也没有超时限制，另外任务队列也没有大小限制。
源码：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
    return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                  0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                  new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}

实现：

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
service.execute(new WorkerThread("thread-" + num));

2、CachedThreadPool
它是一种线程数量不固定的线程池；它只有非核心线程，且最大线程数为Integer.MAX_VALUE，也就是说线程数可以任意大；当池中的线程都处于活动状态时，会创建新的线程来处理任务，否则会利用空闲线程来处理任务；所以，任何添加进来的任务都会被立即执行；池中的空闲线程都有超时限制，为60s，超过这个限制就会被回收，当池中的所有线程都处于闲置状态时，都会因超时而被回收，这个时候，它几乎不占用任何系统资源；适合做大量的耗时较少的任务。
源码：

public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
    return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                  60L, TimeUnit.SECONDS,
                                  new SynchronousQueue<Runnable>());
}

实现：

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
service.execute(new WorkerThread("thread-"));

3、SingleThreadExecutor
只有一个核心线程，所有任务都在同一线程中按序执行，这样也就不需要处理线程同步的问题。
源码：

public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
    return new FinalizableDelegatedExecutorService
        (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}

实现：

ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
service.execute(new WorkerThread("thread-"));

4、ScheduledThreadPool
它的核心线程数量是固定的，而非核心线程是没有限制的，且非核心线程空闲时会被回收；适合执行定时任务和具有固定周期的任务。
源码：

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
    return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
    return new DelegatedScheduledExecutorService
        (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
    super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
          DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
          new DelayedWorkQueue());
}

实现：

ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
或
ScheduledExecutorService pool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

threadPool.schedule(runnable, 20, TimeUnit.SECONDS);// 20秒后执行任务
或
threadPool.scheduleAtFixedRate(runnable, 10, 20, TimeUnit.SECONDS);//延迟10s，每隔20s执行一次任务