Android 中的线程池

提到线程池就必须先说一下线程池的好处，关于它的优点可以概括为以下三点：

1）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。

2）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。

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。

一 ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExetor是线程池的真正实现，他的构造方法提供了一系列参数来配置线程池，下面介绍ThreadPoolExecutor的构造方法中各个参数的含义，这些参数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，即使他们处于闲置状态。如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为ture,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，核心线程就会被停止。

maxiumumPoolSize

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超长，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ture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，这个一个枚举，常用的有TimeUnit,MILLISECONDS(毫秒)、TimeUnit.MINUIES(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，为线程池提供创建线程的功能。ThreadFactory是一个接口，他1只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)。

除了上面的主要参数外，ThreadPoolExecutor还有一个不常用参数 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rejectedExecutor会调用handler的rejectedExecutionExeption.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RejectExecutionExeception，由于handler这个参数不常用，不多加介绍。

ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循如下原则：

1）如果线程池中的线程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。

2）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待执行。

3）如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往是由于任务列队已满，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这个任务。

4）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RejectExecutionHandler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AsybcTask中线程池的配置情况：

private static final int CPU_COUNT= Runtime.getRuntime().availableProcessors();
avilableRrocessors();
private static final int CORE_POOL_SIZE= CPU_COUNT+1;
private static final int MAXIMUM_POOL_SIZE = CPU_COUNT * 2+1;
private static final int KEEP_ALIVE =1;

private static final ThreadFactory S_THREAD_FACTORY = new ThreadFactory(){
private final AtomicInteger mCount = new AtomicInteger(1);

public Thread newThread(Runnable r){
return new Thread(r,"AsyncTask #" + mCount.getAndIncrement());

}
};

private static final BlockingQueueQueue<Runnable> sPoolWorkQueue =
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(128);

public static final Executor THREAD_POOL_EXECUTOR
= new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE,
TimeUnit.SECONDS, sPoolWorkQueue,S_THREAD_FACTORY);

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：

1）核心线程数等于CPU核心数+1；

2）线程池的最大线程数为CPU核心数的2倍+1；

3）核心线程无超时机制，非核心线程在闲置时的超时时间为1s

4）任务队列的容量为128

二，线程池的分类

下面主要介绍Android中最常见的四类具有不同功能特性的线程池，他们都直接或间接的通过配置ThreadPoolExecutor来实现自己的功能特性，这四类线程池具体如下。

FixedThreadPool

通过Executors的newFixedThreadPool方法来创建。他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，这意味着它能够更快的响应外界的请求。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, OL, TimeUnit.MICROSECONDS,
new LinkedBlockingDeque<Runnable>());
}

CashedThreadPool
通过Executors的newCashedThreadPool方法来创建。他是一种线程数量不定的线程池，他只有非核心线程，并且其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会有超时机制，这个超时时长为60s，超过60s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他简单的理解为一个无法存储元素的队列。从CashedThreadPool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被超时而禁止，这个时候CashThreadPool之间实际上是没有任何线程的，它是几乎不占用任何系统资源的。newCachedThreadPool方法实现如下所示。

public static ExecutorService newCashedThreadPool(int nThreads){
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.MICROSECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}

ScheduleThreadPool

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刻回收。ScheduledThreadPool这类线程主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务，newSchedThreadPool这类线程只有用于执行任务和具有固定周期的重复任务，newScheduledThreadPool方法的实现如下所示。

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize){
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}

public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize){
super(corePoolSize,Integer.MAX_VALUE,0,NANOSECONDS,new DelayedWorkQueue());
}

SingleThreadExecutor

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。newSingleThreadExecutor方法的实现如下所示。

public static ExecutorService newSingleThreadExcutor(){
return new FinalizableDelagatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1,1,
0L,TimeUnit.MICROSECONDS,
new LinkedBlockingDeque<Runnable>()))
}

上面对Android中的常见4中线程池进行了详细的介绍，除了上面提供的4类线程池以外，也可以根据实际需要灵活的配置线程池。下面的代码演示了系统配置的4种线程池的典型使用方法。

Runnable command = new Runnable(){
@Override
public void run(){
SystemClock.sleep(2000);
}
};

ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
fixedThreadPool.execute(command);

ExecutorService cachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
cachThreadPool.execute(command);

ScheduledExecutorService scheduledThreSpOOL = Executors.newScheduledThreadPool(4);
//2000MS后执行command
scheduledThreadPool.schedulr(command,2000,TimeUnit.MILLISTCONDS);
//延迟10ms后，每隔1000ms执行一次command
scheduledThreadPool.scheduleAtFixedRate(command,10,1000,TimeUnit.MILLISECONDS);

ExecutorService singleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();
singleThreadExecutor.execute(command);