Android中常见的4种线程池的理解(转)

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线程

在了解线程池之前，先给大家介绍下线程的概念：

先看一个烧水的例子，图中看电视是主线，用户想在看电视的过程中去完成烧水这个操作，并且不耽误看电视，看了这张图，在去了解接下来的概念会更好的理解主线程与子线程的概念。

线程是什么？

从底层角度来说：
一个线程就是在进程中的一个单一的顺序控制流.

而单个进程可以拥有多个并发执行的任务，每个任务都好像有自己的CPU一样，而其底层的机制就是切分CPU的时间，也就是CPU将轮流给每个任务分配其占用时间。

每个任务都觉得自己在一直占用CPU，而事实上是将CPU时间划分成片段分配给所有的任务。

在多个CPU的环境下，多线程的运作，可以极大的提供程序的运行速度，这就是线程存在的意义。

那么在Android中，线程的作用是？

首先，先了解下Android下进程和线程的概念：
这里引用Gityuan作者在知乎上的回答，关于线程和进程的概念

进程：每个app运行时前首先创建一个进程，该进程是由Zygote fork出来的，用于承载App上运行的各种Activity/Service等组件。
进程对于上层应用来说是完全透明的，这也是google有意为之，让App程序都是运行在Android Runtime。大多数情况一个App就运行在一个进程中，除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process属性，或通过native代码fork进程。

线程：线程对应用来说非常常见，比如每次new Thread().start都会创建一个新的线程。该线程与App所在进程之间资源共享，从Linux角度来说进程与线程除了是否共享资源外，并没有本质的区别，都是一个task_struct结构体，在CPU看来进程或线程无非就是一段可执行的代码，CPU采用CFS调度算法，保证每个task都尽可能公平的享有CPU时间片。

上面可能还是比较专业，这里简要总结下线程在Android的作用：

（1）在Android中线程分主线程和子线程，主线程也被称为UI线程，用来处理各种和界面相关的事情，
例：界面的加载，Activity的生命周期这些都在主线程的范畴之内。

（2）由于主线程比较特殊，因为本身主线程在处理界面上，用了大部分的消耗，所以主线程不能再处理过于耗时的操作（IO操作，网络请求，大量的数据操作），否则就会造成ANR现象（程序卡死）。

什么是ANR？，这里百度上有比较全的介绍

而造成这种现象的主要原因有：

Activity响应时间超过5s

Broadcast在处理时间超过10s

Service处理时间超过20s

这大部分的原因是主线程进行过于耗时的操作，因为Activity，Broadcast，Serivce本身都是通过主线程进行承载的。

（3）此时子线程就横空出世解决了这类问题，Android建议耗时操作必须放在子线程中运行。

（4）而在Android中可以解决耗时问题的角色除了Thread之外还有AsyncTask，HandlerThread，IntentService，都可以实现此类功能，而他们的本质还是传统的线程。

为什么会有线程池？

从字面上来看，线程池是存放，和管理线程的池子。那么为什么会有线程池呢？

先看一个例子，这里我用Handler和Thread来模拟网络请求的操作：

    private Handler mHandler = new Handler(new Handler.Callback() {@Overridepublic boolean handleMessage(Message msg) {if (msg.what == TASK_ACTION) {Log.d("收到消息", "更新UI");}return false;}});

  new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {//模拟网络请求Thread.sleep(1000);mHandler.sendEmptyMessage(TASK_ACTION);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}).start();

上面过程，只是用一个Thread来模拟正常的网络请求，然后通过Handler来回调给UI线程，通知UI线程来刷新，如果对Handler机制不太了解，

一篇不错的Handler介绍的文章

上面只是单纯的一个网络请求，那么现在需求来了，这个界面不止一个网络请求，可能存在大量的网络请求，这时候就会有问题产生：

（1）当大量的网络请求产生，就会大量的创建和销毁线程，因此可能会造成过大的性能开销。

（2）当大量的线程一起运作的时候，可能会造成资源紧张，上面也介绍过线程底层的机制就是切分CPU的时间，而大量的线程同时存在时可能造成互相抢占资源的现象发生，从而导致阻塞的现象。

基于以上背景，线程池适当的出现可以很好的解决上述的问题，而上述模拟网络请求也只是一个简单的例子，而现实情况下，会有好多种情况和上述相似，比如在数据库操作大数据，多线程下载，在使用Thread的同时都会出现上述情况。

什么是线程池？

Android中的线程池的概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor，ThreadPoolExecutor提供了一系列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池。

线程池的优点：

线程池的出现，恰恰就是解决上面类似问题的痛点，而线程池的优点有：

（1）复用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销。

（2）能够有效的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。

线程池ThreadPoolExecutor的构造方法

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,int maximumPoolSize,long keepAliveTime,TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue,ThreadFactory threadFactory)

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。

上面代码是创建一个基本的线程池需要的参数，让我们通过图来简要的描述下：

由上图可以简要的描述出创建一个基本的线程池需要的参数，以及各个参数的含义，下面将详细说明各个参数的具体含义。

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。

CorePoolSize
线程的核心线程数。

默认情况下，核心线程数会在线程中一直存活，即使它们处于闲置状态。

如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true，那么核心线程就会存在超时策略，这个时间间隔有keepAliveTime所决定，当等待时间超过keepAliveTime所指定的时长后，核心线程就会被停止。

maximumPoolSize
线程池所能容纳的最大线程数。

当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。

keepAliveTime

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

unit
用于指定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)以及TimeUnit.MINUTES(分钟)等。

TimeUnit.NANOSECONDS  纳秒
TimeUnit.MICROSECONDS 微秒
TimeUnit.MILLISECONDS 毫秒
TimeUnit.SECONDS    秒
TimeUnit.MINUTES    分钟
TimeUnit.HOURS      小时
TimeUnit.DAYS       天

workQueue
线程池中的任务队列，通过线程池execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中。

这个任务队列是BlockQueue类型，属于阻塞队列，就是当队列为空的时候，此时取出任务的操作会被阻塞，等待任务加入队列中不为空的时候，才能进行取出操作，而在满队列的时候，添加操作同样被阻塞。

如果有想了解的可以参考下这篇文章：
Java多线程-工具篇-BlockingQueue

threadFactory
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，newThread（Runnable r），用来创建线程。

        ThreadFactory factory =new ThreadFactory() {//线程安全的Integer操作类private final AtomicInteger mCount =new AtomicInteger(1);@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {return new Thread(r, "new Thread #" + mCount.getAndIncrement());}};

线程池的分类

Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池:

1.FixedThreadPool（一堆人排队上公厕）

FixThreadPool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.

//特点:
//核心线程数和最大线程数相同.
//无超时时间public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

（1）这是一种数量固定的线程池,当线程处于空闲的时候,并不会被回收,除非线程池被关闭.

（2）当所有的线程都处于活动状态时,新任务都会处于等待状态,直到有线程空闲出来.

（3）由于线程不会回收，FixThreadPool会更快地响应外界请求,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。

（4）通过构造方法可以看出,FixedThreadPool只有核心线程,并且超时时间为0(即无超时时间),所以不会被回收.

2. SingleThreadPool（公厕里只有一个坑位）

【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）。

 public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return Executors.newSingleThreadExecutor();}//特点://线程中只有一个核心线程//并且无超时时间public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {return new FinalizableDelegatedExecutorService(new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L, TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));}

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按顺序执行.

SingleThreadExecutor的意义在于统一外界所有任务到一个线程,这使得这些任务之间不需要处理线程同步的问题.

3.CacheThreadPool（一堆人去一家很大的咖啡馆喝咖啡）

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。

//无核心线程,并且最大线程数为int的最大值.
//超时时间为60s
//队列为SynchronousQueue同步阻塞队列,队列中没有任何容量.只有在有需求的情况下,队列中才可以试着添加任务.public static  ExecutorService newCacheThreadPool(){return  new ThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,60L,TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());}

（1）它是一种线程数量不定的线程池,它只有非核心线程,并且其最大线程数为Integer.MAX_VALUE(也就相当于线程池的线程数量可以无限大).

（2）当线程池中所有线程都处于活动的状态时,线程池会创建新的线程来处理新任务,否则就会复用空闲线程来处理.

（3）值得注意的是,这个线程池中储存任务的队列是SynchronousQueue队列,这个队列可以理解为无法储存的队列,只有在可以取出的情况下,才会向其内添加任务。

从整个CacheThreadPool的特性来看:

(1)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)当整个线程都处于闲置状态时,线程池中的线程都会超时而被停止,这时候的CacheThreadPool几乎不占任何系统资源的.

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）

   public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSzie) {return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSzie);}//核心线程数是固定的,非核心线程无限大,并且非核心线程数有10s的空闲存活时间public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,new DelayedWorkQueue());}

它的核心线程数量是固定的,而非核心线程数是没有限制的,并且当非核心线程闲置时会被立即回收.

ScheduThreadPool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.

而DelayedWorkQueue这个队列就是包装过的DelayedQueue,这个类的特点是在存入时会有一个Delay对象一起存入,代表需要过多少时间才能取出,相当于一个延时队列.