11.3 Android中的线程池
线程池的优点可以概括为以下三点：
- 重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁所带来的性能开销
- 能有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞想象
- 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
Android中的线程池的概念来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。ThreadPoolExecutor提供了一系列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池，从线程池的功能特性上来说，Android的线程池主要分为4类，这4类线程池可以通过Executors所提供的工厂方法来得到。由于Android中的线程池都是直接或者间接通过配置ThreadPoolExecutor来实现的，因此在介绍它们之前需要先介绍ThreadPoolExecutor。
11.4.1 ThreadPoolExecutor
ThreadPoolExecutor是线程池的真正实现，它的构造方法提供了一系列参数来配置线程池，这些参数将会直接影响到线程池的功能特性，下面是ThreadPoolExecutor的一个比较常用的构造方法。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory)
corePoolSize
线程池的核心线程数，默认情况下，核心线程会在线程池中一直存活，即使它们处于闲置状态。如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true，那么闲置的核心线程在等待新任务到来时会有超时策略，这个时间间隔由keepAliveTime所指定，当等待时间超过keepAliveTime所指定的时长后，核心线程就会被终止。maximumPoolSize
线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。keepAliveTime
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。当ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为true时，keepAliveTime同样会作用于核心线程。unit
用于指定keepAliveTime参数的时间单位，这是一个枚举，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS(毫秒)，TimeUnit.SECONDS(秒)以及TimeUnit.MINUTES(分钟)等。workQueue
线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中。threadFactory
线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能，ThreadFactory是一个接口，它只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)。
除了上面的这些主要参数外，ThreadPoolExecutor还有一个不常用的参数RejectedExecutionHandler handler。当线程池无法执行新任务时，这可能是由于任务队列已满或者是无法成功执行任务，这个时候ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectedExecution方法来通知调用者，默认情况下rejectedExecution方法会直接抛出一个RejectedExecutionException。ThreadPoolExecutor为RejectedExecutionHandler提供了几个可选值: CallerRunsPolicy，AbortPolicy，DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy，其中AbortPolicy是默认值，它会直接抛出RejectedExecutionException，由于handler这个参数不常用，这里就不再具体介绍了。
ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下规则：
- 如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么会直接启动一个核心线程来执行任务。
- 如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等候执行。
- 如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务队列已满，这个时候如果线程数量未达到线程池规定的最大值，那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务。
- 如果步骤3中线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，
ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。
ThreadPoolExecutor的参数配置在AsyncTask中有明显的体现，下面是AsyncTask中的线程池的配置情况。
private static final int CPU_COUNT = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// We want at least 2 threads and at most 4 threads in the core pool,
// preferring to have 1 less than the CPU count to avoid saturating
// the CPU with background work
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 ThreadFactory sThreadFactory = new ThreadFactory() {
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);
public Thread newThread(Runnable r) {
return new Thread(r, "AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());
}
};
private static final BlockingQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);
/**
* An {@link Executor} that can be used to execute tasks in parallel.
*/
public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR;
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;
}
从上面的代码可以知道，AsyncTask对THREAD_POOL_EXECUTOR这个线程池进行了配置，配置后的线程池规格如下：
- 核心线程数等于
CPU核心数+1- 线程池的最大线程数为
CPU核心数的2倍+1- 核心线程无超时机制，非核心线程在闲置时的超时时间为
1秒- 任务队列的容量为
128
11.4.2 线程池的分类
本节将接着介绍Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池，它们都直接或间接地通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性，这四类线程池分别是FixedThreadPool，CachedThreadPool,，ScheduledThreadPool以及SingleThreadExecutor。
1. FixedThreadPool(固定线程池)
通过Executors的newFixedThreadPool方法来创建，它是一种线程数量固定的线程池，当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池被关闭了。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，这意味着它能更加快速地响应外界的请求。newFixedThreadPool方法的实现如下，可以发现FixedThreadPool中只有核心线程并且这些核心线程没有超时机制，另外任务队列也是没有大小限制的。
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
2. CachedThreadPool(缓存线程池)
通过Executors的newCachedThreadPool方法来创建。它是一种线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且其最大线程数为Integer.MAX_VALUE。由于Integer.MAX_VALUE是一个很大的数，实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则就会利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程都有超时限制，这个超时时长为60秒，超过60秒闲置线程就会被回收。和FixedThreadPool不同的是，CachedThreadPool的任务队列其实相当于一个空集合，这将导致任何任务都会立即被执行，因为在这种场景下SynchronousQueue是无法插入任务的。SynchronousQueue是一个非常特殊的队列，在很多情况下可以把它简单理解为一个无法存储元素的队列，由于它在实际中较少使用，这里就不深入探讨它了。从CachedThreadPool的特性来看，这类线程池比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时，线程池中的线程都会超时而被停止，这个时候CachedThreadPool之中实际上是没有任何线程的，他几乎是不占用任何系统资源的。
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
3. ScheduledThreadPool(定长线程池)
通过Executors的newScheduledThreadPool方法来创建。它的核心线程数量是固定的，而非核心线程数是没有限制的，并且当非核心线程闲置时会被立即回收。ScheduledThreadPool这类线程池主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。
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());
}
// 表示延迟3秒执行
ScheduledExecutorService scheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(5);
scheduledThreadPool.schedule(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 3 seconds");
}
}, 3, TimeUnit.SECONDS);
// 表示延迟1秒后每3秒执行一次
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds");
}
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
4. SingleThreadExecutor(单线程)
通过Executors的newSingleThreadExecutor方法来创建。这类线程池内部只有一个核心线程，他确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。SingleThreadExecutor的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，这使得在这些任务之间不需要处理线程同步的问题。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
除了上面系统提供的4类线程池以外，也可以根据实际需要灵活地配置线程池。下面的代码演示了系统预置的4种线程池的典型使用方法。
Runnable common = new Runnable() {
@Override
public void run() {
SystemClock.sleep(2000);
}
};
ExecutorService fix = Executors.newFixedThreadPool(4);
fix.execute(common);
ExecutorService cache = Executors.newCachedThreadPool();
fix.execute(common);
ScheduledExecutorService schedu = Executors.newScheduledThreadPool(4);
schedu.schedule(common,2000,TimeUnit.MICROSECONDS);
schedu.scheduleAtFixedRate(common,10,1000,TimeUnit.MICROSECONDS);
ExecutorService single = Executors.newSingleThreadExecutor();
single.execute(common);
