Android应用设计之实现多线程框架

做了Android开发满2年了，感觉在开发中用的很多的就是多线程了；由于在现代的计算机中CPU核数越来越多，因此操作系统底层就向多线程方向发展。因此为了跟上时代，开篇就将平时用的比较多的多线程开发原理吧。
本文需要掌握一定的Android基础；比如Handler，Message，Looper等的关系；还需要掌握一些Java线程池的知识，方能更好的理解本文。
架构是本人根据实际开发经验悟出，因此有不完善的地方，希望大家指正。共同学习进步才是我的目的。
首先提出几个问题：
一：多线程，既然是多线程，就是多个运行的程度，那么是不是需要一个可以管理这些的策略。要不太多了，占用资源太多，系统就会变卡。
二：Activity启动只是在他自己的ActivityThread里面，因此启动其他的线程必须在主线程（ActivityThread）里面启动的。因此还有一个主线程和这个线程的交互问题。
三：手机只有一个，因此必定存在线程之间的竞争关系；比如同时读写一个文件；同时等待一个条件；这里面还牵扯到线程的释放问题；如何安全的结束一个线程。同时竞争CPU资源等。
四：最困难的是多线程之间互相等待的问题，比如这个线程等待一个条件；而另一个线程也等待一个条件；如果这个条件永远无法满足，那么就会出现线程饿死问题。
本文就是为了探索多线程在Android APP中的应用；我尽量为大家展示一种简单易懂的，不容易出现问题的设计多线程程序的思路来发挥多线程的优势，而避免多线程带来的不足。
既然是框架，那么解决的就是通用问题；因此本文主要围绕如何管理线程，如何为使用者提供线程，如何最大量的复用已有的线程池，如何在线程之间交互进行一个框架。
第一个出场的就是线程池对象：
java.util.concurrent.ExecutorService
这个对象就是线程池对象：
我们先将线程池的创建和使用接口分开设计，分别设计两个类；
线程池的创建管理类：
核心思想是利用Map集合来管理已经创建的线程池：

/**
*
* @author 徐晔
* @note 获取指定模式的线程池对象
*/
public final class XYTPoolCreater {

public final static int CachedThreadPool=0;
public final static int FixedThreadPoo=1;
public final static int ScheduledThreadPool=2;
public final static int SingleThreadScheduledExecutor=3;private Map<String, ExecutorService> executorServicemap;
private Map<String, ScheduledExecutorService> scheduledExecutorServicemap;
public static XYTPoolCreater getInstance = new XYTPoolCreater();private XYTPoolCreater() {executorServicemap = new HashMap<String, ExecutorService>();scheduledExecutorServicemap = new HashMap<String, ScheduledExecutorService>();
}/**** 创建新的线程池*  * @param typeid* @param 0：返回一个带缓存的线程池，该池在必要的时候创建线程，在线程空闲60秒后终止线程* @param 1：返回一个线程池，该池中的线程数由参数指定* @param 2：返回一个执行器，它在一个单一的线程中依次执行各个任务**************************** @param corepoolsize*            ：线程池中线程的数目* @param key* @param typeid* @param corepoolsize* @param factory*/
public synchronized ExecutorService creatnewExecutorService(String key, int typeid,int corepoolsize, ThreadFactory factory) {ExecutorService service = null;boolean flag = false;if (key == null) {flag = true;return service;}for (String oldkey : executorServicemap.keySet()) {if (key.equals(oldkey)) {service = executorServicemap.get(oldkey);flag = true;break;}}if (!flag) {service = getExecutorService(typeid, corepoolsize, factory);executorServicemap.put(key, service);}return service;}/*** 获取已经存在的ExecutorService* * @param key* @return*/
public ExecutorService getExecutorService(String key) {ExecutorService service = null;if (key != null) {service = executorServicemap.get(key);}return service;
}/*** 创建新的周期性任务池* * @param key* @param typeid* @param corepoolsize* @param factory*/
public synchronized ScheduledExecutorService creatnewScheduledExecutorService(String key, int typeid, int corepoolsize, ThreadFactory factory) {ScheduledExecutorService service = null;boolean flag = false;if (key == null) {flag = true;return service;}for (String oldkey : scheduledExecutorServicemap.keySet()) {if (key.equals(oldkey)) {service = scheduledExecutorServicemap.get(oldkey);flag = true;break;}}if (!flag) {service = getScheduledExecutorService(typeid, corepoolsize, factory);scheduledExecutorServicemap.put(key, service);}return service;
}/*** 获取以及存在的ScheduledExecutorService* * @param key* @return*/
public ScheduledExecutorService getScheduledExecutorService(String key) {ScheduledExecutorService service = null;if (key != null) {service = scheduledExecutorServicemap.get(key);}return service;
}/*** 创建线程池的工厂* * @param typeid* @param XYTPool.CachedThreadPool：返回一个带缓存的线程池，该池在必要的时候创建线程，在线程空闲60秒后终止线程* @param XYTPool.FixedThreadPoo：返回一个线程池，该池中的线程数由参数指定**************************** @param corepoolsize*            ：线程池中线程的数目*/
private ExecutorService getExecutorService(int typeid, int corepoolsize,ThreadFactory factory) {ExecutorService mService = null;if (corepoolsize < 1) {corepoolsize = 1;}if (typeid < 0 || typeid > 2) {typeid = 0;}switch (typeid) {case CachedThreadPool:if (factory != null) {mService = Executors.newCachedThreadPool(factory);} else {mService = Executors.newCachedThreadPool();}break;case FixedThreadPoo:if (factory != null) {mService = Executors.newFixedThreadPool(corepoolsize, factory);} else {mService = Executors.newFixedThreadPool(corepoolsize);}break;}return mService;
}/*** 预定执行或者重复执行的线程池接口* * @param typeid* @param XYTPool.ScheduledThreadPool:返回一个线程池，它使用给定的线程数来调度任务* @param XYTPool.SingleThreadScheduledExecutor1：返回一个执行器，它在一个单线程中调度任务*/
private ScheduledExecutorService getScheduledExecutorService(int typeid,int corepoolsize, ThreadFactory factory) {if (corepoolsize < 1) {corepoolsize = 1;}ScheduledExecutorService mService = null;if (typeid > 1 || typeid < 0) {typeid = 0;}switch (typeid) {case ScheduledThreadPool:if (factory != null) {mService = Executors.newScheduledThreadPool(corepoolsize,factory);} else {mService = Executors.newScheduledThreadPool(corepoolsize);}break;case SingleThreadScheduledExecutor:if (factory != null) {mService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(factory);} else {mService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();}break;}return mService;
}

}

接下来我们需要设计几个接口以满足线程池中添加任务的需求：

/*** @author 徐晔* 异步线程执行之前需要执行的方法*/
public  interface XYdoBefore {/**在执行之前*/public void before(int taskid);}
/***

 @author 徐晔* @param <V>* @note 执行异步任务得到的回调接口*/
public interface XYgetresult<V> {/*** 执行完成，得到返回结果* @param <V>*/public void onfinish(int id, V v);
}
/***

* @author 徐晔* @note 执行没有返回参数的异步任务方法*/
public interface XYInBack {/**在异步线程中执行的方法体*/public void doinbackground();
}
/**

* * @author 徐晔* @param <V>* @note 执行有返回参数的异步任务方法*/public interface XYInBackwithResult<V> {/**在异步线程中执行的方法体* @param <V>*/public  V doinbackground();
}
以上四个是我简单

设计的执行异步任务的方法接口，里面有简单的标识id，有简单的值字段来代表参数。
下面是我具体的给线程池提交参数的类：

/**
* @author 徐晔
* @note 线程池配置类
*/
public final class XYTPool {

/*** @param <V>* 进行有返回参数异步任务* @throws Exception* @throws*/
public static <V> void dobackWithResult(final ExecutorService pool,final int id, final XYInBackwithResult<V> dInbackground,final XYgetresult<V> getResult){pool.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {getResult.onfinish(id, dInbackground.doinbackground());}});
}/*** 执行没有返回参数的任务* * @param pool* @param id* @param dInbackground* @throws Exception*/
public static void dobackWithoutResult(final ExecutorService pool,final XYInBack dInbackground){pool.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {dInbackground.doinbackground();}});
}/*** 执行定期任务* @param <V>* * @param typeid* @param 0：预定在指定时间之后执行任务（1次）* @param 1：预定在初始的指定时间之后周期性的执行任务，周期是delay* @param 2：预定在初始的指定时间之后周期性的执行任务，在一次调用完成和下一次调用开始之间有长度为delay的延迟* */
public static <V> void schedule(final ScheduledExecutorService service,int typeid, final XYInBackwithResult<V> task,long initialdelay, long delay, TimeUnit unit) {if (typeid < 0 || typeid > 2) {typeid = 0;}switch (typeid) {case 0:service.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {task.doinbackground();}}, delay, unit);break;case 1:service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {@Overridepublic void run() {task.doinbackground();}}, initialdelay, delay, unit);break;case 2:service.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {@Overridepublic void run() {task.doinbackground();}}, initialdelay, delay, unit);break;}}/*** 关闭服务*/
public static void shutdown(ExecutorService service) {if (service != null && !service.isShutdown()) {service.shutdown();}
}

}
好了，有了这么几个，简单的线程池管理类，创建类和实现接口对象都有了；
稍微完善一下就可以直接用以上三个类来实现异步任务管理了；但是在Android中，我们还需要实现线程之间值的传递；如下
我设计一个通用的Task类：
/**
* @param
* @param handler:
* 推荐直接传递 new Handler(Looper);
* @param before
* ：执行异步线程之前执行的方法
* @param getResult
* ：得到异步任务执行结果得到的线程可以完成大部分的任务，类似于异步请求网络，异步查询数据库，普通的异步任务都可以继承该类来进行实现
*/
public abstract class XYAsynBaseTask implements XYgetresult,
XYdoBefore,XYInBackwithResult {
private XYgetresult mResult;
private XYdoBefore before;
private Handler handler;

/*** @param mLooper*            ：Loop对象必须在调用前初始化好，*            比如Looper.prepareMainLooper()(Activity主线程);或者Looper.prepare();*            调用之后必须执行Looper.loop();方法* @param before*            ：执行异步线程之前执行的方法* @param getResult*            ：得到异步任务执行结果得到的线程*/
public XYAsynBaseTask(Handler handler, XYdoBefore before,XYgetresult<V> mResult) {this.handler=handler;this.before = before;this.mResult=mResult;
}public void execute(int id) throws Exception {XYAsynBaseTask.this.before.before(id);XYTPool.dobackWithResult(XYTPoolCreater.getInstance.creatnewExecutorService(XYAsynConsts.HTTPTHREAD_KEY, 1, 5,null), id, this, this);
}@Override
public void onfinish(final int id,final V v) {handler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {mResult.onfinish(id, v);}});
}@Override
public abstract V doinbackground();

}
我们在这个基类里通过Android 自己的Handler机制实现了线程之间的交互；执行了线程运行之前需要执行的方法，线程运行得到结果后，将结果返回给Handler所在的线程；为什么传递参数用Handler，开始用Looper，然后new一个Handler对象，但是后面感觉这样貌似浪费了很多Handler对象，所以本人觉得还是传递Handler的好，在主线程new一次；将线程体中需要执行的方法延迟到子类实现；有一点控制反转的意思；
看到这里，一个多线程的框架就此完成。至于如何使用，我相信看懂的人没有不会使用的。
写到最后，这个只是一个简单的多线程框架，用了Runnable对象，无法跟踪线程的执行。如果想要保持线程的跟踪，可以使用Callable
对象和FutureTask对象来实现；但是要注意阻塞，本人不建议用FutureTask来得到结果，因为那个获取结果的方法是一个阻塞式方法；本文抛砖引玉，希望可以给大家提供一个思路。至于最上面提到的问题，就看大家各自的设计能力了。

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