Android线程 阻塞队列 线程池

线程

线程的状态

Java线程在运行的声明周期中可能会处于6种不同的状态，这6种线程状态分别为如下所示。
• New：新创建状态。线程被创建，还没有调用 start 方法，在线程运行之前还有一些基础工作要做。
• Runnable：可运行状态。一旦调用start方法，线程就处于Runnable状态。一个可运行的线程可能正在 运行也可能没有运行，这取决于操作系统给线程提供运行的时间。
• Blocked：阻塞状态。表示线程被锁阻塞，它暂时不活动。
• Waiting：等待状态。线程暂时不活动，并且不运行任何代码，这消耗最少的资源，直到线程调度器 重新激活它。
• Timed waiting：超时等待状态。和等待状态不同的是，它是可以在指定的时间自行返回的。
• Terminated：终止状态。表示当前线程已经执行完毕。导致线程终止有两种情况：第一种就是run方 法执行完毕正常退出；第二种就是因为一个没有捕获的异常而终止了run方法，导致线程进入终止状态。


33333.png

线程创建后，调用 Thread 的 start 方法，开始进入运行状态，
当线程执行wait 方法后， 线程进入等待状态，
进入等待状态的线程需要其他线程通知才能返回运行状态。
超时等待相当于在等待状 态加上了时间限制，如果超过时间限制，则线程返回运行状态。
当线程调用到同步方法时，如果线程没有 获得锁则进入阻塞状态，当阻塞状态的线程获取到锁时则重新回到运行状态。
当线程执行完毕或者遇到意外异常终止时，都会进入终止状态。

创建线程的三种方法

  1. 创建类，继承Thread类，重写run() 方法
  2. 创建类，实现Runnable接口，实现run()方法，然后Thread的构造中，传入此类
  3. 直接创建Thread的实例，调用Start方法
  4. 实现Callable 接口，实现call()方法
public class CallableTest {
    public static class ThreadCallAble implements Callable {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            return "hello world";
        }
    }
    public static void main(String args[]) {
        ThreadCallAble mCall = new ThreadCallAble();
        ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future mFuture = singleThreadPool.submit(mCall);
        try {
            Log.d("hh", "mFuture.get() = " + mFuture.get());
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

（1）Callable可以在任务接受后提供一个返回值，Runnable无法提供这个功能。
（2）Callable中的call（）方法可以抛出异常，而Runnable的run（）方法不能抛出异常。
（3）运行Callable可以拿到一个Future对象，Future对象表示异步计算的结果，它提供了检查计算是否 完成的方法。由于线程属于异步计算模型，因此无法从别的线程中得到函数的返回值，在这种情况下就可 以使用 Future 来监视目标线程调用 call（）方法的情况。但调用 Future的get（）方法以获取结果时，当前 线程就会阻塞，直到call（）方法返回结果。

线程的终止

当线程的run方法执行完毕，或者在方法中出现没有捕获的异常时，线程将终止。
在Java早期版本中有 一个stop方法，其他线程可以调用它终止线程，但是这个方法现在已经被弃用了。
interrupt 方法可以用来请 求中断线程。当一个线程调用 interrupt 方法时，线程的中断标识位将被置位（中断标识位为true），线程会 不时地检测这个中断标识位，以判断线程是否应该被中断。要想知道线程是否被置位，可以调用 Thread.currentThread（）.isInterrupted（）
调用Thread.interrupted（）来对中断标识位进行复位。
如果一个线程被阻塞，就无法检测中 断状态。如果一个线程处于阻塞状态，线程在检查中断标识位时如果发现中断标识位为true，则会在阻塞方 法调用处抛出InterruptedException异常，并且在抛出异常前将线程的中断标识位复位，即重新设置为 false。
需要注意的是被中断的线程不一定会终止，中断线程是为了引起线程的注意，被中断的线程可以决定如何 去响应中断。所以如果要终止进程，就需要退出run方法

线程 同步

在多线程应用中，两个或者两个以上的线程需要 共享对同一个数据的存取。
synchronized
volatile

阻塞队列

阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元 素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素
阻塞队列有两个常见的阻塞场景，它们分别是：
（1）当队列中没有数据的情况下，消费者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到有数据放入队列。
（2）当队列中填满数据的情况下，生产者端的所有线程都会被自动阻塞（挂起），直到队列中有空的 位置，线程被自动唤醒。
支持以上两种阻塞场景的队列被称为阻塞队列。

BlockingQueue的核心方法 放入数据：

  • offer（anObject）：表示如果可能的话，将anObject加到BlockingQueue里。即如果BlockingQueue可以 容纳，则返回true，否则返回false。（本方法不阻塞当前执行方法的线程。）
  • offer（E o，long timeout，TimeUnit unit）：可以设定等待的时间。如果在指定的时间内还不能往队列 中加入BlockingQueue，则返回失败。 * put（anObject）：将anObject加到BlockingQueue里。如果BlockQueue没有空间，则调用此方法的线程 被阻断，直到BlockingQueue里面有空间再继续。 获取数据：
  • poll（time）：取走 BlockingQueue 里排在首位的对象。若不能立即取出，则可以等 time参数规定的时 间。取不到时返回null。
  • poll（long timeout，TimeUnit unit）：从BlockingQueue中取出一个队首的对象。如果在指定时间内， 队列一旦有数据可取，则立即返回队列中的数据；否则直到时间超时还没有数据可取，返回失败。
  • take（）：取走BlockingQueue里排在首位的对象。若BlockingQueue为空，则阻断进入等待状态，直 到 BlockingQueue有新的数据被加入。
  • drainTo（）：一次性从BlockingQueue获取所有可用的数据对象（还可以指定获取数据的个数）。通 过该方法，可以提升获取数据的效率；无须多次分批加锁或释放锁。

在Java中提供了7个阻塞队列，它们分别如下所示。

• ArrayBlockingQueue：由数组结构组成的 有界 阻塞队列。
• LinkedBlockingQueue：由链表结构组成的 有界 阻塞队列。
• PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的 无界 阻塞队列。
• DelayQueue：使用优先级队列实现的 无界 阻塞队列。
• SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。
• LinkedTransferQueue：由链表结构组成的 无界 阻塞队列。
• LinkedBlockingDeque：由链表结构组成的 双向 阻塞队列

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

/**
 * @author 付影影
 * @desc 阻塞队列
 * @date 2019/10/15
 */
public class BlockingQueueTest {
    private int queueSize = 10;
    private ArrayBlockingQueue<Integer> mArrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(queueSize);

    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueueTest mBlockingQueue = new BlockingQueueTest();
        Consumer consumer = mBlockingQueue.new Consumer();
        Producer producer = mBlockingQueue.new Producer();
        consumer.start();
        producer.start();

    }

    /**
     * 使用阻塞队列实现 生产者和消费者模式，无需考虑同步和线程间同步的问题
     */

    class Consumer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    mArrayBlockingQueue.take();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    class Producer extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    mArrayBlockingQueue.put(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

线程池

在编程中经常会使用线程来异步处理任务，但是每个线程的创建和销毁都需要一定的开销。如果每次 执行一个任务都需要开一个新线程去执行，则这些线程的创建和销毁将消耗大量的资源；并且线程都是“各 自为政”的，很难对其进行控制，更何况有一堆的线程在执行。这时就需要线程池来对线程进行管理

可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池，

ThreadPoolExecutor类一共有4个构造方法。其中，拥 有最多参数的构造方法如下所示：
这些参数的作用如下所示。
• corePoolSize：核心线程数。默认情况下线程池是空的，只有任务提交时才会创建线程。如果当前运 行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来处理任务；如果等于或者多于corePoolSize，则不再创建。如 果调用线程池的prestartAllcoreThread方法，线程池会提前创建并启动所有的核心线程来等待任务。
• maximumPoolSize：线程池允许创建的最大线程数。如果任务队列满了并且线程数小于 maximumPoolSize时，则线程池仍旧会创建新的线程来处理任务。
• keepAliveTime：非核心线程闲置的超时时间。超过这个时间则回收。如果任务很多，并且每个任务 的执行事件很短，则可以调大keepAliveTime来提高线程的利用率。另外，如果设置 allowCoreThreadTimeOut属性为true时，keepAliveTime也会应用到核心线程上，
• TimeUnit：keepAliveTime参数的时间单位。可选的单位有天（DAYS）、小时（HOURS）、分钟 （MINUTES）、秒（SECONDS）、毫秒（MILLISECONDS）等。
• workQueue：任务队列。如果当前线程数大于corePoolSize，则将任务添加到此任务队列中。该任务 队列是BlockingQueue类型的，也就是阻塞队列。
• ThreadFactory：线程工厂。可以用线程工厂给每个创建出来的线程设置名字。一般情况下无须设置 该参数。
• RejectedExecutionHandler：饱和策略。这是当任务队列和线程池都满了时所采取的应对策略，默认 是AbordPolicy，表示无法处理新任务，并抛出RejectedExecutionException异常。
此外还有3种策略，它们分 别如下。
（1）CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来处理任务。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓 新任务的提交速度。 （2）DiscardPolicy：不能执行的任务，并将该任务删除。
（3）DiscardOldestPolicy：丢弃队列最近的任务，并执行当前的任务。

线程池执行流程

11111.png

（1）如果线程池中的线程数未达到核心线程数，则创建核心线程处理任务。
（2）如果线程数大于或者等于核心线程数，则将任务加入任务队列，线程池中的空闲线程会不断地从 任务队列中取出任务进行处理。
（3）如果任务队列满了，并且线程数没有达到最大线程数，则创建非核心线程去处理任务。
（4）如果线程数超过了最大线程数，则执行饱和策略

线程池的种类

通过直接或者间接地配置ThreadPoolExecutor的参数可以创建不同类型的ThreadPoolExecutor，其中有 4 种线程池比较常用，它们分别是 FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor和 ScheduledThreadPool

/**
 *线程池
 */
class ThreadPoolActivity : AppCompatActivity() {
    lateinit var fixThreadPool: ExecutorService
    lateinit var cacheThreadPool: ExecutorService
    lateinit var singleThreadPool: ExecutorService
    lateinit var scheduledThreadPool: ExecutorService
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_thread_pool)
        //固定核心线程和最大线程个数，阻塞队列无界
        fixThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(5)
        //没有核心线程 最大线程个数不限制，阻塞队列不存储
        cacheThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(object : ThreadFactory {
            var count = 0
            override fun newThread(r: Runnable?): Thread {
                Log.d("hh", "新开的线程: newThreadPool_$count")
                val thread = Thread(r, "newThreadPool_${count++}")
                thread.setUncaughtExceptionHandler { t, e ->
                    //处理非正常的线程中止,多线程中通过trycatch试图捕获线程的异常是不可取的
                    Log.d("hh", t.name)
                    e.printStackTrace()
                }
                return thread
            }
        })

        //核心线程和最大线程个数 只有一个，阻塞队列无界
        singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor()
        //定时任务的线程池
        scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5)


        tvFixThreadPool.setOnClickListener {
            for (i in 0..10) {
                cacheThreadPoolExecutor(Runnable {
                    Log.d("hh", "i = $i")
                })
            }
        }

        ivDownImg.setOnClickListener {
            //downLoadImg("https://y3.cnliveimg.com:8080/image/itv/2016/1112/7e151ac5d7f84f58a4653e879c973192_161409_100.jpg")
            arrayBlockingQueue()
        }
    }

    /**
     * 线程池 调用
     */
    private fun cacheThreadPoolExecutor(r: Runnable) {
        cacheThreadPool.execute(r)
    }


    /**
     * 下载图片
     */
    private fun downLoadImg(path: String) {
        //它有3个泛型参数，分别为Params、Progress和Result，
        // 其中Params为 参数类型，
        // Progress为后台任务执行进度的类型，
        // Result为返回结果的类型。
        // 如果不需要某个参数，可以将 其设置为Void类型
        val asynctask =
                object : AsyncTask<String, Int, Bitmap>() {


                    //在主线程中执行。一般在任务执行前做准备工作，比如对 UI 做一些标记。
                    override fun onPreExecute() {
                        Log.d("hh", "onPreExecute")
                    }

                    //在线程池中执行。在 onPreExecute方法执行后运行，用来执 行较为耗时的操作。在执行过程中可以调用publishProgress（Progress...values）来更新进度信息。
                    override fun doInBackground(vararg params: String?): Bitmap? {
                        Log.d("hh", "doInBackground")
                        val url = URL(params[0])
                        var bitmap: Bitmap? = null
                        /* val inputStream = url.openStream()
                         val bitmap = BitmapFactory.decodeStream(inputStream)*/

                        //开启连接
                        /* val conn = url.openConnection() as HttpURLConnection
                         //设置连接超时
                         conn.connectTimeout = 5000
                         //设置请求方式
                         conn.requestMethod = "GET"
                         //conn.connect();
                         if (conn.responseCode === 200) {
                             val inputStream = conn.getInputStream()
                             bitmap = BitmapFactory.decodeStream(inputStream)
                             inputStream.close()
                         }
                         conn.disconnect()*/


                        val client = OkHttpClient()
                        //获取请求对象
                        val request = Request.Builder().url(url).build()

                        //获取响应体
                        val body = client.newCall(request).execute().body()

                        //获取流
                        val inputStream = body!!.byteStream()
                        //转化为bitmap

                        return BitmapFactory.decodeStream(inputStream)
                    }

                    //：在主线程中执行。当后台任务执行完成后，它会被执行。 doInBackground方法得到的结果就是返回的result的值。此方法一般做任务执行后的收尾工作，比如更新UI 和数据。
                    override fun onPostExecute(result: Bitmap?) {
                        Log.d("hh", "onPostExecute")
                        ivDownImg.setImageBitmap(result)
                    }


                    //在主线程中执行。当调用 publishProgress（Progress...values）时，此方法会将进度更新到UI组件上
                    override fun onProgressUpdate(vararg values: Int?) {
                        Log.d("hh", "onProgressUpdate")
                    }

                }.execute(path)
    }

    fun arrayBlockingQueue() {
        val arrayBlockingQueue = ArrayBlockingQueue<String>(128)
        arrayBlockingQueue.put("hello")
        arrayBlockingQueue.put("world")
        arrayBlockingQueue.offer("hello")
        arrayBlockingQueue.offer("shadow")
        Log.d("hh", "first = ${arrayBlockingQueue.first()}")
        Log.d("hh", "poll = ${arrayBlockingQueue.poll()}")
    }
}
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