四. 线程管理之Android中的多线程

• 一. 线程管理之Thread基础
• 二. 线程管理之线程池
• 三. 线程管理之ThreadLocal
• 四. 线程管理之Android中的多线程

本文概要：

1. AsyncTask
2. HandlerThread与IntentService

在阅读本文之前,需要对Handler消息机制有所了解才能深入理解,如果对Handler了解还不够深入,可以先阅读这篇文章- Android消息机制Handler

一. AsyncTask

Android提供的一个异步类,它封装了handler和线程池,从而简化了更新UI的问题.

1.1基本使用

AsyncTask是一个抽象的泛型类提供三个泛型参数分别为 Params , Progress, Result.

• Params : 输入的参数类型
• Progress : 执行任务的进度
• Result : 返回结果的类型

public abstract class AsyncTask<Params, Progress, Result> 
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提供了4个核心方法:

1. onPreExecute：主线程中执行,任务开始前.

2. Result doInBackground(Params... params): 子线程执行,执行任务时.

   • 当我们调用publishProgress(Progress... values)更新任务进度时,会回调onProgressUpdate方法.
   • 返回计算结果Result给onPostExecute方法.

3. onProgressUpdate(Progress... values): 主线程中执行,任务的执行进度更新时.

4. onPostExecute(Result result)：主线程中执行,任务执行完毕时.

使用示例

public class AsyncTaskActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {
    //...省略部分代码

    class MyAsyncTask extends AsyncTask<String, Integer, Robot> {


        @Override
        protected void onPreExecute() {
            mProgressDialog = new ProgressDialog(AsyncTaskActivity.this);
            mProgressDialog.setMessage("正在加载");
            mProgressDialog.setMax(10);
            mProgressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
            mProgressDialog.show();
        }

        @Override
        protected Robot doInBackground(String... strings) {

            Robot robot = null;
            if (strings != null && strings.length > 0) {
                for (int i = 0; i < 11; i++) {
                    try {
                        Thread.sleep(200);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    publishProgress(i);
                    if (isCancelled()) {
                        break;
                    } else if (i == 10) {{
                        robot = new Robot("i", strings[0]);
                    }
                }
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("please set the params");
            }

            return robot;
        }

        @Override
        protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
            if (values != null && values.length > 0) {
                mProgressDialog.setProgress(values[0]);
            }
        }

        @Override
        protected void onPostExecute(Robot robot) {
            mProgressDialog.dismiss();
            tvName.setText(robot == null ? "参数不详" : robot.getName());
        }


        @Override
        protected void onCancelled() {
            tvName.setText("任务被取消");
        }
    }

}

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首先在onPreExecute初始化了ProgressDialog控件,接着通过doInBackground模拟执行耗时的机器人构造流程.在构造流程中调用了publishProgress去更新执行任务的进度.最后当任务执行完后在onPostExecute更新了机器人名,这时如果点击了取消任务,那么onCancelled则会调用.

关于AsyncTask的使用比较简单就到这里点到为止.我们具体来看它实现的原理.

1.2基本原理

源码版本基于Android 8.0

1. 我们首先从AsyncTask的构造开始,看具体做了哪些操作.

对应源码

public AsyncTask() {
        this((Looper) null);
}

public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
        //1.初始化Handler
        mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
            ? getMainHandler()
            : new Handler(callbackLooper);

        //2.初始化WorkerRunnable,实际是一个实现Callable接口的类.
        mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
                //...省略具体实现代码,后面再分析.
                return result;
            }
        };

        //3.初始化FutureTask封装了WorkerRunnable.
        //在run方法中调用了mWorker的Call方法.
        mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
            @Override
            protected void done() {
                //...省略具体实现代码,后面再分析.
            }
        };
    }
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这里主要干了三个初始化工作.

1. 初始化Handler,绑定主线程的Looper.
2. 初始化WorkerRunnable,实际是一个实现Callable接口的类.
   • (如果对Callable还比较陌生,可以看前面的文章介绍.)
3. 初始化FutureTask封装了WorkerRunnable.
   • 这里简单复习下FutureTask,它既实现了Runnable接口,又实现了Future接口.所以它既可以实现执行线程,又可以获取线程执行完后的返回值.(如果对FutureTask还比较陌生,可以看前面的文章介绍.)

2. 当我们实例化一个AsyncTask后,就会调用execute方法执行任务.接着看源码.

对应源码

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {
        return executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params);
}

public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
            Params... params) {
        if (mStatus != Status.PENDING) {
            switch (mStatus) {
                case RUNNING://已经是运行状态,抛异常.
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                            + " the task is already running.");
                case FINISHED://已经是完成状态,抛异常.
                    throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
                            + " the task has already been executed "
                            + "(a task can be executed only once)");
            }
        }

        mStatus = Status.RUNNING;

        onPreExecute();//执行onPreExecute

        mWorker.mParams = params;//将输入参数封装到WorkRunnable
        exec.execute(mFuture);//执行任务.
        
        return this;
}
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在excute方法中调用了executeOnExecutor方法,对这个流程做个小结.

1. 检查状态.
2. FutureTask持有一个WorkRunnable,WorkRunnable持有传入的参数.
3. 最后利用线程池,去执行futureTask任务,这里可以将FutureTask看成相当于Runnable的作用.

3. 线程池的处理流程.

在executeOnExecutor(sDefaultExecutor, params)方法中用到了sDefaultExecutor线程池.我们接着看线程池的实现.

对应源码

/**
     * 用于任务的排队的线程池
     */
    private static class SerialExecutor implements Executor {
        final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
        Runnable mActive;

        public synchronized void execute(final Runnable r) {
            //1. 插入到任务队列
            mTasks.offer(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        r.run();//调用futureTask的run方法
                    } finally {//任务执行完毕,继续执行下一个任务.
                        scheduleNext();
                    }
                }
            });
            if (mActive == null) {//无任务,执行下一个.
                scheduleNext();
            }
        }

        protected synchronized void scheduleNext() {
            if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {//不断从队列中取任务
                THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
            }
        }
    }
    
     /**
     * 执行任务的线程池THREAD_POOL_EXECUTOR
     */
    private static final int CORE_POOL_SIZE = Math.max(2, Math.min(CPU_COUNT - 1, 4));
    private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2 + 1;
    private static final int KEEP_ALIVE_SECONDS = 30;
     private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
            new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
    static {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
                CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
                sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
        threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
        THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
    }
    
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这里涉及到两个线程池,也是AsyncTask的核心之处.

• SerialExecutor : 用于任务的排队.
  1. 插入到任务队列.
  2. 无任务或者任务执行完后,不断从队列中取新任务到另一线程池中执行.
• threadPoolExecutor : 用于真正执行任务.
  • CORE_POOL_SIZE :核心线程数与CPU核有关
  • MAXIMUM_POOL_SIZE : 最大线程数与CPU核有关
  • KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS ：超时机制为30秒
    • 超时机制也作用于核心线程.
  • sPoolWorkQueue : 阻塞队列

正因为SerialExecutor的存在,从上面可以看出3.0之后是串行执行,所以不会有并发问题(执行饱和策略).

4. 通过Call方法最后我们来看执行任务后是如何回调给主线程的.

在futureTask的run方法会回调WorkerRunnable的call方法.这里再回顾一下上一篇FutureTask的run方法源码.

对应源码

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !U.compareAndSwapObject(this, RUNNER, null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    //回调callable的Call方法,获取异步任务返回值.
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            //...省略部分代码
        }
    }
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这里继续回到最开始初始化WorkerRunnable时代码.

mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
            public Result call() throws Exception {
    
                mTaskInvoked.set(true);
                Result result = null;
                try {
                    Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
                    /**
                      * 1.回调doInBackground方法 
                      */
                    result = doInBackground(mParams);
                    Binder.flushPendingCommands();
                } catch (Throwable tr) {
                    mCancelled.set(true);
                    throw tr;
                } finally {
                    
                    postResult(result);
                }
                return result;
            }
        };

      
     /**
      * 2.通过handler将result传递出去 
      */
     private Result postResult(Result result) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
                new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
        message.sendToTarget();
        return result;
    }
    
   
    /**
      * 3. 处理消息
      */
    private static class InternalHandler extends Handler {
        public InternalHandler(Looper looper) {
            super(looper);
        }

        @SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
            switch (msg.what) {
                case MESSAGE_POST_RESULT:
                    // There is only one result
                    //调用finish
                    result.mTask.finish(result.mData[0]);
                    break;
                //...省略部分代码
            }
        }
    }
    
    
    private void finish(Result result) {
        if (isCancelled()) {
            //回调已取消
            onCancelled(result);
        } else {
            //回调onPostExecute
            onPostExecute(result);
        }
        mStatus = Status.FINISHED;
    }
    
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Call方法流程小结.

1. 回调doInBackground方法.
2. 发送消息,通过handler将result传递出去.
3. 处理消息,回调onCancelled或onPostExecute.

最后给出一张简略版的AsyncTask的工作流程图

asyntask工作流程简略图

到这里AsyncTask的实现原理基本分析完成了,至于之前提到的3.0之前是并行的,3.0之后是串行的,如果想要实现并行可以采用如下方式.

//方式一
executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR,params);

//方式二
executeOnExecutor(自定义的线程池,params);
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对于3.0以下是并行的效果,了解即可.这里就不演示了.因为现在APP基本上5.0以下都不适配了,我们又何必螳臂当车,节约宝贵的时间看未来趋势的知识.

二. HandlerThread与IntentService

2.1 HandlerThread

是一个消息循环的线程,这样就可以在该线程中使用Handler了.

对应源码

@Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();//创建消息队列
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            //Looper初始化完成,唤醒因此条件阻塞的线程
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();//开启消息循环
        mTid = -1;
    }
    
    
public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        
        //线程已经启动,等待looper初始化完成
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }
        return mLooper;
    }
    
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与普通线程相比,它的特点.

• 普通线程是在run方法执行耗时任务
• 它可以在此线程中使用handler来执行耗时任务,由于是无限循环,不再使用时,也需调用quit或者quitSafely来终止线程的执行.
• 具体使用场景见IntentService。

对应源码

2.2 IntentService

是一个Service,封装了handlerThread与Handler.

正因为它是一个Service,所以不会容易被系统杀死.具有以下特点.

特点:

• 相对于服务,能够在服务中执行耗时任务.
• 相对于线程,优先级比单纯的线程高.
• 执行完后会自动停止.

基本使用

public class MyIntentService extends IntentService {
    private static final String TAG = "MyIntentService";

    public MyIntentService() {
        super(TAG);
    }

    @Override
    protected void onHandleIntent(@Nullable Intent intent) {
        String taskName = intent.getStringExtra("taskName");
        Log.d(TAG, "taskName: " + taskName);
        SystemClock.sleep(2500);
        if ("org.jason.taskOne".equals(taskName)){
            Log.d(TAG, "do task: "+taskName);
        }

    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        Log.d(TAG, "onDestroy: ");
        super.onDestroy();
    }
}

private void doIntentService() {
        //连续开三个服务测试
        Intent intent = new Intent(this, MyIntentService.class);
        intent.putExtra("taskName", "org.jason.taskOne");
        startService(intent);
        intent.putExtra("taskName", "org.jason.taskTw0");
        startService(intent);
        intent.putExtra("taskName", "org.jason.taskThree");
        startService(intent);
}

//调用输出
12-27 14:34:01.338 D/MyIntentService: taskName: org.jason.taskOne
12-27 14:34:03.839 D/MyIntentService: do task: org.jason.taskOne
12-27 14:34:03.840 D/MyIntentService: taskName: org.jason.taskTw0
12-27 14:34:06.341 D/MyIntentService: taskName: org.jason.taskThree
12-27 14:34:08.841 D/MyIntentService: onDestroy: 

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从上面日志除了可以看出它的特点外,还能发现任务都是按顺序依次执行的.这与它内部的hanlder处理消息有关,因为handler的looper就是按顺序处理消息的,接着我们去看是如何实现的.

基本原理

IntentService是一个继承Service的抽象类.既然是Service我们就按照Service的生命周期来分析.

1. 首先看OnCreate方法流程

对应源码

public abstract class IntentService extends Service {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //1.初始化一个HandlerThread
        HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
        thread.start();
        //2.初始化一个Handler,绑定HandlerThread的Looper.这样就能使用handler,给HandlerThread线程发消息了.
        //(也就是说绑定了在哪个线程的looper,那么发送的消息就在哪个线程处理)
        mServiceLooper = thread.getLooper();
        mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
    }
}    
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2. 接着OnStart方法流程

onStartCommand里面调用了onStart方法,这里直接看此方法.

对应源码

@Override
    public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
        Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
        msg.arg1 = startId;
        msg.obj = intent;
        //1.利用handler发送消息,消息内容就是我们传入的intent以及服务id标识.
        mServiceHandler.sendMessage(msg);
    }
    
        
 private final class ServiceHandler extends Handler {
        public ServiceHandler(Looper looper) {
            super(looper);
        }
        
        //2.处理消息,
        //注意:此handler绑定了HandlerThread的looper,所以是在子线程处理消息.
        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            //a.回调onHandleIntent
            onHandleIntent((Intent)msg.obj);
            //b.停止服务
            stopSelf(msg.arg1);
        }
}    
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3.最后看onDestroy方法

@Override
    public void onDestroy() {
        //最后退出looper,这样消息队列才能退出,最终线程才会销毁.不然一直处于阻塞等待状态.
        mServiceLooper.quit();
    }
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前面讲解HandlerThread时也有提过,当不使用时,需调用quit或者quitSafely来终止线程的执行.可以看出系统源码也是有这一步,所以当我们自定义一个具有消息循环的线程一定记得退出,这是良好的编程习惯.

关于HandlerThread以及它的应用IntentService就介绍到这里了.

由于本人技术有限,如有错误的地方,麻烦大家给我提出来,本人不胜感激,大家一起学习进步.

参考链接:

• www.cnblogs.com/whoislcj/p/…
• blog.csdn.net/singwhatiwa…
• item.jd.com/12125491.ht…