Geekband008第八周笔记分享
2016-04-22 22:13
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线程相关
一般来说,我们的CPU在任何时候一个核只能处理一个线程。多核处理器(目前大多数Android设备已经都是多核)顾名思义,就是可以同时处理多线程(通俗地讲就是可以同时处理多件事)。上面我说的是一般情况,并不是所有的描述都是一定正确的。因为单核也可以用多任务模拟出多线程。
每个运行在线程中的任务都可以分解成多条指令,而且这些指令不用同时执行。所以,单核设备可以首先切换到线程1去执行指令1A,然后切换到线程2去执行指令2A,接着返回到线程1再去执行1B、1C、1D,然后继续切换到线程2,执行2B、2C等等,以此类推。
这个线程之间的切换十分迅速,以至于在单核的设备中也会发生。几乎所有的线程都在相同的时间内进行任务处理。其实,这都是因为速度太快造成的假象。
无论何时启动APP,所有的组件都会运行在一个单独的线程中(默认的)——叫做主线程。这个线程主要用于处理UI的操作并为视图组件和小部件分发事件等,因此主线程也被称作UI线程。
如果你在UI线程中运行一个耗时操作,那么UI就会被锁住,直到这个耗时操作结束。对于用户体验来说,这是非常糟糕的!这也就是为什么我们要理解Android上的线程机制了。理解这些机制就可以把一些复杂的工作移动到其它的线程中去执行。如果你在UI线程中运行一个耗时的任务,那么很有可能会发生ANR(应用无响应),这样用户就会很快地结束掉你的APP。
Android和Java一样,它支持使用Java里面的Thread类来进行一步任务处理。所以可以轻松地像上面Java的例子一样来使用Android上的线程,不过那好像还是有点困难。
UI线程及Android的单线程模型原则
当应用启动,系统会创建一个主线程(main thread)。这个主线程负责向UI组件分发事件(包括绘制事件),也是在这个主线程里,你的应用和Android的UI组件(components from the Android UI toolkit (components from the android.widget and android.view packages))发生交互。
所以main thread也叫UI thread也即UI线程。
系统不会为每个组件单独创建线程,在同一个进程里的UI组件都会在UI线程里实例化,系统对每一个组件的调用都从UI线程分发出去。
结果就是,响应系统回调的方法(比如响应用户动作的onKeyDown()和各种生命周期回调)永远都是在UI线程里运行。
当App做一些比较重(intensive)的工作的时候,除非你合理地实现,否则单线程模型的performance会很poor。
特别的是,如果所有的工作都在UI线程,做一些比较耗时的工作比如访问网络或者数据库查询,都会阻塞UI线程,导致事件停止分发(包括绘制事件)。对于用户来说,应用看起来像是卡住了,更坏的情况是,如果UI线程blocked的时间太长(大约超过5秒),用户就会看到ANR(application not responding)的对话框。
另外,Andoid UI toolkit并不是线程安全的,所以你不能从非UI线程来操纵UI组件。你必须把所有的UI操作放在UI线程里,所以Android的单线程模型有两条原则:
1.不要阻塞UI线程。
2.不要在UI线程之外访问Android UI toolkit(主要是这两个包中的组件:android.widget and android.view)。
为了解决这个问题,Android提供了一些方法,从其他线程访问UI线程:
Activity.runOnUiThread(Runnable) View.post(Runnable) View.postDelayed(Runnable, long)
Communicating with the UI Thread
只有在UI线程中的对象才能操作UI线程中的对象,为了将非UI线程中的数据传送到UI线程,可以使用一个 Handler运行在UI线程中。
Handler是Android framework中管理线程的部分,一个Handler对象负责接收消息然后处理消息。
你可以为一个新的线程创建一个Handler,也可以创建一个Handler然后将它和已有线程连接。
如果你将一个Handler和你的UI线程连接,处理消息的代码就将会在UI线程中执行。
可以在你创建线程池的类的构造方法中实例化Handler的对象,然后用全局变量存储这个对象。
要和UI线程连接,实例化Handler的时候应该使用Handler(Looper) 这个构造方法。
这个构造方法使用了一个 Looper 对象,这是Android系统中线程管理的framework的另一个部分。
当你用一个特定的 Looper实例来创建一个 Handler时,这个 Handler就运行在这个 Looper的线程中。
在Handler中,要覆写handleMessage() 方法。Android系统会在Handler管理的相应线程收到新消息时调用这个方法。
一个特定线程的所有Handler对象都会收到同样的方法。(这是一个“一对多”的关系)。
AsyncTask
在加载大量数据的时候,经常会用到异步加载,所谓异步加载,就是把耗时的工作放到子线程里执行,当数据加载完毕的时候再到主线程进行UI刷新。在数据量非常大的情况下,我们通常会使用两种技术来进行异步加载,一是通过AsyncTask来实现,另一种方式则是通过ThreadPool来实现public class Mytask extends AsyncTask<String,Integer,String> { @Override protected String doInBackground(String... params) { try { URL url = new URL(params[0]); URLConnection urlConnection = url.openConnection(); InputStream inputStream = urlConnection.getInputStream(); int contentLength = urlConnection.getContentLength(); // 要下载的文件的大小 String downloadFoldersName = Environment.getExternalStorageDirectory() + File.separator + GEEK_BAND + File.separator; File file = new File(downloadFoldersName); if (!file.exists()) { file.mkdir(); } String fileName = downloadFoldersName + params[0].substring(params[0].lastIndexOf("/") + 1);; File apkFile = new File(fileName); if (apkFile.exists()) { apkFile.delete(); } int downloadSize = 0; byte[] bytes = new byte[1024]; int length = 0; OutputStream outputStream = new FileOutputStream(fileName); while ((length = inputStream.read(bytes)) != -1) { outputStream.write(bytes, 0, length); downloadSize += length; int progress = downloadSize * 100 / contentLength; // update UI publishProgress(progress); } inputStream.close(); outputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return null; } @Override protected void onProgressUpdate(Integer... values) { mProgressBar.setProgress(values[0]); mTextView.setText("progress:" + values[0]); if (values[0] == 100) { Toast.makeText(MainActivity.this, "下载成功", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } } }
线程池
new Thread的弊端如下:a. 每次new Thread新建对象性能差。
b. 线程缺乏统一管理,可能无限制新建线程,相互之间竞争,及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
c. 缺乏更多功能,如定时执行、定期执行、线程中断。
相比new Thread,Java提供的四种线程池的好处在于:
a. 重用存在的线程,减少对象创建、消亡的开销,性能佳。
b. 可有效控制最大并发线程数,提高系统资源的使用率,同时避免过多资源竞争,避免堵塞。
c. 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。
Java通过Executors提供四种线程池,分别为:
newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。
newCachedThreadPool
创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。示例代码如下:ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; try { Thread.sleep(index * 1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } cachedThreadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(index); } }); }
线程池为无限大,当执行第二个任务时第一个任务已经完成,会复用执行第一个任务的线程,而不用每次新建线程。
newFixedThreadPool
创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。示例代码如下:ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(3); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; fixedThreadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println(index); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }); }
因为线程池大小为3,每个任务输出index后sleep 2秒,所以每两秒打印3个数字。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可参考PreloadDataCache。
newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。延迟执行示例代码如下: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3秒执行。
定期执行示例代码如下:
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("delay 1 seconds, and excute every 3 seconds"); } }, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);
表示延迟1秒后每3秒执行一次。
ScheduledExecutorService比Timer更安全,功能更强大,后面会有一篇单独进行对比。
newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。示例代码如下:ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor(); for (int i = 0; i < 10; i++) { final int index = i; singleThreadExecutor.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println(index); Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } }); }
结果依次输出,相当于顺序执行各个任务。
现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作,文件操作,应用批量安装,应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。
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