Android(线程二) 线程池详解_android execute()查看等待数

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我们在ListView中需要下载资源时，赞不考虑缓存机制，那么每一个Item可能都需要开启一个线程去下载资源（如果没有线程池），如果Item很多，那么我们可能就会无限制的一直创建新的线程去执行下载任务，最终结果可能导致，应用卡顿、手机反应迟钝！最坏的结果是，用户直接卸载掉该App。所以，我们在实际开发中需要考虑多线程，多线程就离不开线程池。如果你对线程还不了解，可以看看这篇文章，Android(线程一) 线程 。
  使用线程池的优点：
(1).重用线程，避免线程的创建和销毁带来的性能开销；
(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。
  Android中的线程池是来自Java。那么就需要看看Java中的线程池。Java中的线程池有四种：
(1).SingleThreadExecutor，创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行；
(2).CachedThreadPool，创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程；
(3).FixedThreadPool，创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待；
(4).ScheduledThreadPool，创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
PS：创建线程池，使用Executors类。通过这个类能够获得多种线程池的实例。Executors的核心构造方法ThreadPoolExecutor(),接下来，我们看看该方法说明，

  参数说明：

   corePoolSize 线程池维护线程的最少数量（核心线程数量），默认情况下，核心线程会在线程池中一直存活，即使它们处于闲置状态。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市策略，这个时间间隔由keepAliveTime所指定，当等待时间超过过keepAliveTime所指定的时长后，核心线程就会被终止。

   maximumPoolSize  线程池维护线程的最大数量，当活动线程达到这个数值后，后续的新人无语将会被阻塞。

   keepAliveTime 线程池中超过corePoolSize数目的空闲线程最大存活时间；可以allowCoreThreadTimeOut(true)使得核心线程有效时间。

   unit keepAliveTime时间单位,有7种取值，在TimeUnit类中有7种静态属性：

   workQueue 线程池所使用的缓冲队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中。
   threadFactory 新建线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能，ThreadFactory是一个接口，它只有一个方法：Thread newThread(Runnable r).
   handler 当提交任务数超过maxmumPoolSize+workQueue之和时，任务会交给RejectedExecutionHandler来处理；
   其中corePoolSize，maximumPoolSize，workQueue之间关系，如下描述， 
(1).当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程;
(2).当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行 ;
(3).当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务 ;
(4).当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理 ;
(5).当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程 ;

(6).当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭 。

PS:在ThreadPoolExecutor类中有几个非常重要的方法：
1.execute()
实际上是Executor中声明的方法，在ThreadPoolExecutor进行了具体的实现，这个方法是ThreadPoolExecutor的核心方法，通过这个方法可以向线程池提交一个任务，交由线程池去执行。
2.submit()
在ExecutorService中声明的方法，在AbstractExecutorService就已经有了具体的实现，在ThreadPoolExecutor中并没有对其进行重写，这个方法也是用来向线程池提交任务的，但是它和execute()方法不同，它能够返回任务执行的结果，去看submit()方法的实现，会发现它实际上还是调用的execute()方法，只不过它利用了Future来获取任务执行结果。
3.shutdown()  
线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；
4.shutdownNow()  
线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；

   Future是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。
在Future接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：
cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
　　也就是说Future提供了三种功能：
　　1）判断任务是否完成；
　　2）能够中断任务；
　　3）能够获取任务执行结果。

1.SingleThreadExecutor。
  创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以无界队列方式来运行该线程。（注意，如果因为在关闭前的执行期间出现失败而终止了此单个线程，那么如果需要，一个新线程将代替它执行后续的任务）。可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。接着看看newSingleThreadExecutor源码实现，

构造一个只支持一个线程的线程池，配置corePoolSize=maximumPoolSize=1，无界阻塞队列LinkedBlockingQueue；保证任务由一个线程串行执行 。示例代码：

每隔2秒打印一次。结果依次输出，相当于顺序执行各个任务，运行截图：

   现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作，文件操作，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。

   这类线程池内部只有一个核心线程，它确保所有的任务都在同一个线程中顺序执行。SingleThreadExecutor的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步的问题。

2.CachedThreadPool。

   创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。接着看看newCachedThreadPool源码实现，
核心线程为0，最大线程数为2³¹-1，线程keepAliveTime为60，单位为秒，缓存队列为SynchronousQueue的线程池，因为多个线程共用一个SynchronousQueue，所以必须保证各个线程对SynchronousQueue的访问是串行的，也就是前一个线程没有使用完，后一个线程就必须等待，以保证SynchronousQueue内部数据的完整性。示例代码：

创建了5个线程分别执行不同的任务，运行截图：

  它是一种线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且最大线程数为2³¹-1。由于2³¹-1是一个很大的数，实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则就会利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时机制，这个超时时长为60秒，超过60秒闲置的线程就会被回收。和FixedThreadPool不同的是，CachedThreadPool的任务队列其实相当于一个空集合，这将导致任何任务都会被立即执行，因为在这种场景下SynchronousQueue是无法插入任务的。这类线程池比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时，线程池中的线程都会超时而被终止，这个时候CachedThreadPool之中实际上是没有任何线程的，它几乎是不占用任何系统资源的。

3.FixedThreadPool。 创建一个可重用固定线程数的线程池，nThreads=3表示创建了3个线程的线程池（定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置），接着看看newFixedThreadPool源码实现， corePoolSize和maximumPoolSize的大小是一样的,都是根据传递的参数设置的，keepAliveTime为0，表示不想keep alive。示例代码：

线程池的线程数量固定为3，首先创建3个线程去执行，执行完后变为空闲状态，接着再执行其他等待任务，运行截图：

   它是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，他们并不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool 只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，这意味着它能够更加快速地响应外界的请求。

4.ScheduledThreadPool。

接着看看newScheduledThreadPool的源码，

 super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS, new DelayedWorkQueue())的源码如下，依然是调用ThreadPoolExecutor去创建线程池，

   每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。需要注意的是，只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。

  示例代码：

   它的核心线程数据是固定的，而非核心线程数是没有限制的，并且当非核心线程限制时会被立即回收。ScheduledThreadPool这类线程池主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

总结：

(1).最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数；

(2).看过AsyncTask源码的同学就会知道，其实它的内部也是一个线程池；

(3).当创建线程池后，初始时，线程池处于RUNNING状态；
(4).如果调用了shutdown()方法，则线程池处于SHUTDOWN状态，此时线程池不能够接受新的任务，它会等待所有任务执行完毕；
(5).如果调用了shutdownNow()方法，则线程池处于STOP状态，此时线程池不能接受新的任务，并且会去尝试终止正在执行的任务；
(6).当线程池处于SHUTDOWN或STOP状态，并且所有工作线程已经销毁，任务缓存队列已经清空或执行结束后，线程池被设置为TERMINATED状态。

   线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

   我们都知道Android系统提供了一个封装了线程和异步消息处理的类，AsyncTask即异步任务，该类中就涉及到线程池，详情请看，Android 源码解析AsyncTask（一）和Android 源码解析AsyncTask（二）。

PS:并行和并发区别

1、并行是指两者同时执行一件事，比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；
2、并发是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率

有关并发和并行更加详细的描述，请看这篇文章， 并发和并行浅谈。

参考资料： 《Android开发艺术探索》。