Android中的线程机制是非常重要的,在很多情况下为了使APP不卡顿,我们需要将很多事情放到子线程中执行,使主线程尽量没有耗时操作,否则会导致ANR.Android中的线程几乎完全采用了Java中的线程机制,那么创建、销毁、调度线程对线程的了解就很重要了.
Runnable/Callable
如何创建一个线程我相信只要做过Java的都会创建.这里就简单介绍一下.
new Thread(){
@Override
public void run() {
super.run();
}
};
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});需要注意的是
Runnable 和 Callable,它们两个都是线程中执行的任务,主要区别是Callable可以在任务完成时能够返回一个值,Callable 可以返回装载有计算结果的 Future 对象.它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过 Future 对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果；Runnable是执行工作的独立任务,它不返回任何值.
Thread类只支持Runnable接口,只有线程池支持Callable
下面我们通过一个例子,看一下Callable
private static void callable() {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//submit 会产生Future对象 它用Callable返回的结果的特定类型进行了参数化
//可以用future.isDone来查询future是否已经完成 直接调用future.get可能会阻塞 知道结果准备就绪
futureList.add(executorService.submit(new TaskWithResult(i)));
}
for (Future<String> future : futureList) {
try {
if (future.isDone()) {
System.out.println(future.get());
}
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
System.out.println(e);
} finally {
executorService.shutdown();
}
}
}
public class TaskWithResult implements Callable<String> {
private int id;
public TaskWithResult(int id) {
this.id = id;
}
@Override
public String call() throws Exception {
return "TaskWithResult is id:" + id;
}
}Thread 也可以实现这种方式,FutureTask
关于FutureTask
FutureTask 实现了 Runnable, Future<V> ,它既可以被Thread使用,也可以被Executor使用.
Future 弥补了线程设计的不足,他可以让你知道线程是否执行完毕,并且执行完毕后返回的结果.可以取消的异步的计算任务,get获取结果会阻塞等待直到结果准备就绪
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}我们继续通过一个小例子看一下FutureTask如何工作的.
FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new Task()) {
@Override
protected void done() {
try {
String s = get();
System.out.print("result:" + s);
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(futureTask);
try {
//阻塞 直到获得运行结果
futureTask.get();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
static class Task implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
//耗时操作
Thread.sleep(3000);
return "ok";
}
}FutureTask 在Android中充当线程的角色还有 AsyncTask 、 HandlerThread 、 IntentService 等,下面通过AsyncTask来看看它是如何使用线程的
AsyncTask使用方法
什么是AsyncTask?这里我就不细说了,只要做过Android开发的都不陌生,AsyncTask它是一个轻量级的异步任务,内部封装了Thread和Handler，可以让我们在后台进行计算并且把计算的结果及时更新到UI上
AsyncTask使用的例子
private class Task extends AsyncTask<String, Integer, String> {
@Override
protected String doInBackground(String... strings) {
return null;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
super.onProgressUpdate(values);
}
@Override
protected void onPostExecute(String s) {
super.onPostExecute(s);
}
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
}
}
new Task().execute("123");使用AsyncTask需要注意的地方:
- AsyncTask的类必须在UI线程加载（从4.1开始系统会帮我们自动完成）
- AsyncTask对象必须在UI线程创建
- execute方法必须在UI线程调用
- 不要在你的程序中去直接调用onPreExecute(), onPostExecute, doInBackground, onProgressUpdate方法
- 一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常
- AsyncTask不是被设计为处理耗时操作的，耗时上限为几秒钟，如果要做长耗时操作，强烈建议你使用Executor，ThreadPoolExecutor以及FutureTask
- 在1.6之前，AsyncTask是串行执行任务的，1.6的时候AsyncTask开始采用线程池里处理并行任务，但是从3.0开始，为了避免AsyncTask所带来的并发错误，AsyncTask又采用一个线程来串行执行任务
AsyncTask源码解析(API 28)
分析AsyncTask工作原理,我们首先看AsyncTask的构造方法
public AsyncTask(@Nullable Looper callbackLooper) {
//得到一个handler 这也是为什么AsyncTask 必须在主线程中调用，因为子线程中默认没有Looper无法创建
//Handler
mHandler = callbackLooper == null || callbackLooper == Looper.getMainLooper()
? getMainHandler()
: new Handler(callbackLooper);
//WorkerRunnable 实现了Callable 可以将任务的结果返回
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
//标记任务被执行
mTaskInvoked.set(true);
Result result = null;
try {
//设置线程的优先级
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
//调用doInBackground 进行耗时操作比如网络请求 如果需要进度则需要在doInBackground方法中
//计算进度 然后传递给
result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
} catch (Throwable tr) {
//标记任务被取消
mCancelled.set(true);
throw tr;
} finally {
//得到结果 返回给 onPostExecute
postResult(result);
}
//将得到的结果返回
return result;
}
};
//FutureTask 进一步判断，如果任务没有被标记，那么将得到结果返回给 onPostExecute
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
@Override
protected void done() {
try {
//如果任务没有被标记 将结果返回
postResultIfNotInvoked(get());
} catch (InterruptedException e) {
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}上述代码,在创建AsyncTask的时候,首先创建一个Handler,通过Handler将子线程切换到主线程中运行,这也就是为什么说创建AsyncTask必须在主线冲中创建.
WorkerRunnable 实现了Callable,同时我们还看到了 FutureTask ,我们着重看一下WorkerRunnable做了些什么?内部调用了 doInBackground(mParams); 执行任务,并将任务的结果返回 postResult .
postResult()方法如果将结果返回的?
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}在上面的代码中,给Handler发送了一个消息,在主线程返回结果
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 主线程中将结果返回
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS:
//任务执行进度
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
private void finish(Result result) {
if (isCancelled()) {
onCancelled(result);
} else {
onPostExecute(result);
}
mStatus = Status.FINISHED;
}在上面的代码中,调用了 onPostExecute(result) 方法,将结果返回,交给开发人员处理.通过上述代码,我们知道了AsyncTask是如何执行Runnable并且将结果返回的.
下面分析线程池是如何执行Runnable的,先从 execute 方法看起,如下所示:
@MainThread
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:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
}
mStatus = Status.RUNNING;
//调用准备执行任务
onPreExecute();
mWorker.mParams = params;
//执行线程池
exec.execute(mFuture);
return this;
}在上述的代码中,可以看出 sDefaultExecutor 是一个线程池,并通过sDefaultExecutor执行mFuture.
sDefaultExecutor是如何实现的,如下所示
//串行任务执行器，其作用就是将多个任务一个一个的执行(execute())
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
//默认的任务执行器，默认为串行任务执行
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
//串行执行器的实现，AsyncTask.execute(param...) 方法最终是走到这里
//其实现就是将任务加入到队列中 一个个排队 去实现任务
private static class SerialExecutor implements Executor {
//线性双向队列 用来存储所有的AsyncTask任务
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
//正在执行的任务
Runnable mActive;
public synchronized void execute(final Runnable r) {
//串行执行多个任务核心代码
//将新的AsyncTask任务加入到双向队列中
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
//执行任务
r.run();
} finally {
//当AsyncTask任务执行完毕后，执行下一个任务
scheduleNext();
}
}
});
//如果没有正在执行的任务 从任务队列中直接获取任务 执行
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
}
protected synchronized void scheduleNext() {
//取出队列头部任务 交给线程池执行
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
//线程池执行该任务
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}从上述代码中,分析AsyncTask执行的任务是串行执行的过程,首先AsyncTask将FutureTask交给 SerialExecutor 的execute方法去处理, SerialExecutor 的execute方法会将FutureTask插入到mTasks(双向队列)中,如果没有正在执行的任务 mActive==null 从任务队列中直接获取任务 执行 scheduleNext 知道所有的任务执行完为止.
如何实现并行任务呢?
通过 executeOnExecutor 可自定义AsyncTask的执行方式，串行or并行，execute是串行执行，或者自定义线程池 asyncTask.executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Params... params); 可实现并行执行任务
关于任务进度
//需要在doInBackground 方法中获取实际的进度 然后调用publishProgress
@WorkerThread
protected final void publishProgress(Progress... values) {
if (!isCancelled()) {
getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_PROGRESS,
new AsyncTaskResult<Progress>(this, values)).sendToTarget();
}
}生产/消费模式
定义生产者
public class Producer extends Thread {
private final Object mutex;
public Producer(Object mutex) {
this.mutex = mutex;
}
@Override
public void run() {
//生产产品
while (true) {
synchronized (mutex) {
//如果生产的产品没有被消费掉 等待消费者消费
if (null != Product.value) {
try {
mutex.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//使用
if (null == Product.value) {
Product.value = "NO." + System.currentTimeMillis();
System.out.println("生产产品:" + Product.value);
}
//通知消费者可以消费了
mutex.notify();
}
}
}
}定义消费者
public class Consumer extends Thread {
private final Object mutex;
public Consumer(Object mutex) {
this.mutex = mutex;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (mutex){
//如果没有产品生产就等待
if (null == Product.value){
try {
mutex.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//有产品生产了
if (null != Product.value) {
System.out.println("消费产品:" + Product.value);
Product.value = null;
}
//通知生产者产品已经消费
mutex.notify();
}
}
}
}定义一个产品
public class Product {
//线程机制为了提高运行效率，当一个线程不断当访问 一个变量
//线程会使用一个私有空间 存储这个变量
//volatile 易变变量 专门修饰被不同线程访问和修改的变量
//让线程访问这个变量
public volatile static String value;
}实现方法
// Object mutex = new Object();
// new Producer(mutex).start();
// new Consumer(mutex).start();查看原文： Android中的AsyncTask的工作原理
