android 多线程学习4:线程池ThreadPoolExecutor

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线程池的优点:
  1. 通过线程池中线程的重用,减少创建和销毁线程的性能开销;
  2. 控制线程池中的并发数,避免大量的线程争夺CPU资源造成阻塞;
  3. 对线程进行管理,比如使用ScheduledThreadPool来设置延迟N秒后执行任务,并且每隔M秒循环执行一次;



线程池的构造参数:

    /**
     * Creates a new {@code ThreadPoolExecutor} with the given initial
     * parameters.
     *
     * @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
     *        if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
     * @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
     *        pool
     * @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
     *        the core, this is the maximum time that excess idle threads
     *        will wait for new tasks before terminating.
     * @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
     * @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
     *        executed.  This queue will hold only the {@code Runnable}
     *        tasks submitted by the {@code execute} method.
     * @param threadFactory the factory to use when the executor
     *        creates a new thread
     * @param handler the handler to use when execution is blocked
     *        because the thread bounds and queue capacities are reached
     * @throws IllegalArgumentException if one of the following holds:<br>
     *         {@code corePoolSize < 0}<br>
     *         {@code keepAliveTime < 0}<br>
     *         {@code maximumPoolSize <= 0}<br>
     *         {@code maximumPoolSize < corePoolSize}
     * @throws NullPointerException if {@code workQueue}
     *         or {@code threadFactory} or {@code handler} is null
     */
    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;
    }

int corePoolSize:核心线程数,除非allowCoreThreadTimeOut被设置为true,否则它闲着也不会死

int maximumPoolSize:最大线程数,活动线程数量超过它,后续任务就会排队

long keepAliveTime:超时时长,作用于非核心线程(allowCoreThreadTimeOut被设置为true时也会同时作用于核心线程),闲置超时便被回收

TimeUnit unit:枚举类型,设置keepAliveTime的单位,有TimeUnit.MILLISECONDS(ms)、TimeUnit. SECONDS(s)等

BlockingQueue<Runnable> workQueue:缓冲任务队列,线程池的execute方法会将Runnable对象存储起来

ThreadFactory threadFactory:线程工厂接口,只有一个new Thread(Runnable r)方法,可为线程池创建新线程。一般使用默认即可 Executors.defaultThreadFactory()

RejectedExecutionHandler handler:拒绝策略 (当任务太多导致工作队列满时的处理策略)。一般使用默认策略即可

核心线程:固定线程数,闲置也不会被销毁 (ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true时,keepAliveTime同样会作用于核心线程)

非核心线程: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



线程池的工作流程:

线程池工作流程

说明:
1、如果工作线程数小于核心线程池上限(CorePoolSize),则直接新建一个工作线程并执行任务;
2、如果工作线程数大于等于CorePoolSize,则尝试将任务加入到队列等待以后执行。如果队列已满,则在总线程池未满的情况下(CorePoolSize ≤ 工作线程数 < maximumPoolSize)新建一个工作线程立即执行任务,否则执行拒绝策略。

线程池关闭

  1. threadPoolExecutor.shutdown() : 将线程池切换到SHUTDOWN状态(如果已经停止,则不用切换),并调用interruptIdleWorkers方法中断所有空闲的工作线程,最后调用tryTerminate尝试结束线程池

  2. threadPoolExecutor.shutdownNow(): 将线程池的状态至少置为STOP,同时中断所有工作线程(无论该线程是空闲还是运行中),同时返回任务队列中的所有任务



Android中的四类线程池

1. Executors.newFixedThreadPool(3)
    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }

特点:
  1. 线程数量固定(用户自定义)
  2. 核心线程数=最大线程数,且只有核心线程,所以当线程处于空闲状态时,它们并不会被回收,除非线程池关闭
  3. 线程池队列无限大(其实队列大小为Integer.MAX_VALUE,即2的31次方-1)
  4. 由于线程不会回收,FixThreadPool会更快地响应外界请求

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

特点:
  1. 只有一个核心线程
  2. 核心线程数=最大线程数=1,且只有核心线程,所以当线程处于空闲状态时,它们并不会被回收,除非线程池关闭
  3. 线程池队列无限大(其实队列大小为Integer.MAX_VALUE,即2的31次方-1)
  4. 确保所有任务都在同一线程中按顺序完成,因此不需要处理线程同步的问题。

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

特点:
  1. 无核心线程
  2. 非核心线程无限多(Integer.MAX_VALUE)。所有线程都活动时,会为新任务创建新线程,否则利用空闲线程处理任务。线程超时时间为60秒,所以空闲线程会被超时回收,所以线程池中有0个线程的可能(此时几乎不占用系统资源)。
  3. 无存储队列。SynchronousQueue相当于一个空集合,导致任何任务都会被立即执行。
  4. 适合处理高并发,且耗时较少的任务。

4. Executors.newScheduledThreadPool(3)
      public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
        return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
    }

    public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
        super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
              DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
              new DelayedWorkQueue());
    }

特点:
  1. 线程数量固定(用户自定义)
  2. 非核心线程无限多(Integer.MAX_VALUE)。非核心线程超时时间为10秒,所以空闲线程会被超时回收。
  3. 拥有延迟执行存储队列。
  4. 用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

使用:

        ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(3);
        //延迟任务:延迟1000ms开始执行
        executorService.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //do something
            }
        }, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        
        //周期任务:延迟1000ms开始执行,每5000ms执行一次
        executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //do something
            }
        }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);

        //定时任务:10分钟后执行
        executorService.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //do something
            }
        }, 10, TimeUnit.MINUTES);

        //定时延迟任务:延迟1000ms开始执行,10分钟后执行
        executorService.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //do something
            }
        }, 1000, 10, TimeUnit.MINUTES);



线程池的使用场景

  1. 频繁执行的后台任务,比较适合使用线程池。(如:网络请求)
  2. 单次执行,或后台短暂运行的任务,可使用AyncTask或HandlerThread或Thread



(部分内容参考于网络,如有不妥,请联系删除~)

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