Android中的线程池 ThreadPoolExecutor

2021-11-24 13:06:35

线程池的优点：

  1. 重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁带来的性能消耗
  2. 能有效的控制线程的最大并发数，避免大量的线程之间因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

ThreadPoolExecutor：

Android中，用ThreadPoolExecutor来实现线程池的配置。
ThreadPoolExecutor文档中文版
ThreadPoolExecutor文档英文版

Android中的线程池 ThreadPoolExecutor
QQ截图20160711141312.png

ThreadPoolExecutor的构造方法

ThreadPoolExecutor的构造方法有四个，其实现如下：
```
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
                          ThreadFactory threadFactory) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
            threadFactory, defaultHandler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          RejectedExecutionHandler handler) {
    this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
            Executors.defaultThreadFactory(), handler);
}

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, 
                          TimeUnit unit,BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
                          ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler) {
    if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
        throw new NullPointerException();
    this.corePoolSize = corePoolSize;
    this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
    this.workQueue = workQueue;
    this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
    this.threadFactory = threadFactory;
    this.handler = handler;
}
```
构造方法的参数

  • corePoolSize
    程池中的核心线程数，也就是是线程池中的最小线程数;
    核心线程在allowCoreThreadTimeout被设置为true时会超时退出，默认情况下不会退出;

  • maximumPoolSize
    最大线程池大小,当活动线程数达到这个值，后续任务会被阻塞

  • keepAliveTime
    线程池中超过corePoolSize数目的非核心线程最大存活时间；闲置时的超时时长，超过这个值后，闲置线程就会被回收

  • unit
    keepAliveTime 参数的时间单位。这是一个枚举，详情请参考TimeUnit

  • workQueue
    执行前用于保持任务的队列，也就是线程池的缓存队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务
    关于三种提交策略这篇文章不错

  • threadFactory
    线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能，它是一个接口，只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)

  • RejectedExecutionHandler
    线程池对拒绝任务的处理策略。一般是队列已满或者无法成功执行任务，这时ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectedExecution方法来通知调用者
    ThreadPoolExecutor默认有四个拒绝策略：

      1、ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()   直接抛出异常RejectedExecutionException
  2、ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()    直接调用run方法并且阻塞执行
  3、ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()   直接丢弃后来的任务
  4、ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()  丢弃在队列中队首的任务

也可以自己继承RejectedExecutionHandler来写拒绝策略.

ThreadPoolExecutor的执行过程：

一个任务通过 execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个 Runnable类型的对象，任务的执行方法就是Runnable类型对象的run()方法。

  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. 当提交任务数超过【maximumPoolSize+阻塞队列大小】时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理 （关于这里，网上90%以上的人说当任务数>=maximumPoolSize时就会被拒绝，我不知道依据在哪里，也不知道代码验证过没，经过我的验证这种说法是不成立的，具体的看下边日志分析）
  4. 当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程
  5. 当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭
定制自己的线程池：
public class ThreadTestActivity extends AppCompatActivity {
    private final int CORE_POOL_SIZE = 1;//核心线程数
    private final int MAX_POOL_SIZE = 3;//最大线程数
    private final int BLOCK_SIZE = 2;//阻塞队列大小
    private final long KEEP_ALIVE_TIME = 2;//空闲线程超时时间
    private ThreadPoolExecutor executorPool;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_thread_test);
        //创建线程池
        // 创建一个核心线程数为3、最大线程数为8，缓存队列大小为5的线程池
        executorPool = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAX_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_TIME,
                TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(BLOCK_SIZE),
                Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        executorPool.allowCoreThreadTimeOut(true);
    }

    public void begin(View view) {
        for (int num = 0; num < 6; num++) {//每个500ms添加一个任务到队列中
            try {
                Li("execute");// 监听相关数据
                executorPool.execute(new WorkerThread("thread-" + num));
            } catch (Exception e) {
                Log.e("threadtest", "AbortPolicy...");
            }
        }

        // 20s后，所有任务已经执行完毕，我们在监听一下相关数据
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(20 * 1000);
                } catch (Exception e) {

                }
                Li("monitor after");
            }
        }).start();
    }

    private void Li(String mess) {
        Log.i("threadtest", "monitor " + mess
                        + " CorePoolSize:" + executorPool.getCorePoolSize()
                        + " PoolSize:" + executorPool.getPoolSize()
                        + " MaximumPoolSize:" + executorPool.getMaximumPoolSize()
                        + " ActiveCount:" + executorPool.getActiveCount()
                        + " TaskCount:" + executorPool.getTaskCount()

        );
    }

}

// 模拟耗时任务
public class WorkerThread implements Runnable {
    private String threadName;
    public WorkerThread(String threadName) {
        this.threadName = threadName;
    }
    @Override
    public synchronized void run() {

        int i = 0;
        boolean flag = true;
        try {
            while (flag) {
                Thread.sleep(1000);
                i++;
                Log.e("threadtest", "WorkerThread " + threadName + "  " + i);
                if (i >2) flag = false;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public String getThreadName() {
        return threadName;
    }
}

日志信息：


Android中的线程池 ThreadPoolExecutor
QQ截图20160712161004.png

下面就来对日志信息进行分析：

  1. 上边粉色部分（1~6行），可以看到poolsize逐渐累加，一直加到最大线程数后不再增加，这呼应了上述“执行过程1”
  2. 接下来绿色部分（）7行，验证了上边我们说的“执行过程3”，缓存队列数为2，最大线程数为3，共有6条任务，所以会有【 6-（2+3）】条任务被拒绝，这里拒绝策略我们用的是ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()也就是直接抛出异常，也就是我们日志的第7行
  3. 然后8~22行是任务的执行过程，
  4. 其中蓝色部分（8~16）行，我们可以看到有3条任务在同时执行，也就是最大线程数
  5. 接下来的绿色（17~22行），在三条任务执行完成后，剩余的排队任务才开始执行
  6. 最后，23行，20s后，线程都处于空闲状态，所以非核心线程会被回收，但是因为代码中我们设置了executorPool.allowCoreThreadTimeOut(true),所以这时处于空闲状态的核心线程也会被回收，这时池中的线程数为0
关于线程池的一些建议
  • 最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数

官方定义的四种线程池

其实，本应该先说官方定义的这四种线程池，然后再说自定义线程池，但是考虑到里边的一些配置参数，所以本帖先利用自定义线程池把各个配置参数理一下，然后再讲官方定义的四种线程池，这样也便于理解官方定义的这四种线程池
这四种线程池都是通过Executors的工厂方法来实现

1、FixedThreadPool

他是一种数量固定的线程池，且任务队列也没有大小限制；
它只有核心线程，且这里的核心线程也没有超时限制，所以即使线程处于空闲状态也不会被回收，除非线程池关闭；
当所有的任务处于活动状态，新任务都处于等待状态，知道所有线程空闲出来；
因为它不会被回收，所以它能更快的响应；
源码：

    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

实现：

    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
    service.execute(new WorkerThread("thread-" + num));
2、CachedThreadPool

*线程池，可以进行自动线程回收
他是一种线程数量不固定的线程池；
它只有非核心线程，且最大线程数为Integer.MAX_VALUE，也就是说线程数可以任意大；
当池中的线程都处于活动状态时，会创建新的线程来处理任务，否则会利用空闲线程来处理任务；所以，任何添加进来的任务都会被立即执行；
池中的空闲线程都有超时限制，为60s，超过这个限制就会被回收，当池中的所有线程都处于闲置状态时，都会因超时而被回收，这个时候，她几乎不占用任何系统资源；
适合做大量的耗时较少的任务；
源码：

    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }

实现：

    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
    service.execute(new WorkerThread("thread-"));
3、SingleThreadExecutor

只有一个核心线程，所有任务都在同一线程中按序执行，这样也就不需要处理线程同步的问题；
源码：

    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
    }

实现：

    ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
    service.execute(new WorkerThread("thread-"));
4、ScheduledThreadPool

它的核心线程数量是固定的，而非核心线程是没有限制的，且非核心线程空闲时会被回收；
适合执行定时任务和具有固定周期的任务
源码：

    public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }
    public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
        return new DelegatedScheduledExecutorService
            (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
    }
    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

实现：

    ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
    或
    ScheduledExecutorService pool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

    threadPool.schedule(runnable, 20, TimeUnit.SECONDS);// 20秒后执行任务
    或
    threadPool.scheduleAtFixedRate(runnable,10,20,TimeUnit.SECONDS);//延迟10s，每20s执行一次任务

由于本人技术有限，避免不了出现一些错误或者理解有偏差描述不清楚的地方，请大家谅解并提醒我：）

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