android多线程

曾经终败给现在 2022-06-04 05:11 249阅读 0赞

## ThreadPoolExecutor机制 ##

#### 一、概述 ####

1、ThreadPoolExecutor作为java.util.concurrent包对外提供基础实现，以内部线程池的形式对外提供管理任务执行，线程调度，线程池管理等等服务；  
2、Executors方法提供的线程服务，都是通过参数设置来实现不同的线程池机制。  
3、先来了解其线程池管理的机制，有助于正确使用，避免错误使用导致严重故障。同时可以根据自己的需求实现自己的线程池

#### 二、核心构造方法讲解 ####

下面是ThreadPoolExecutor最核心的构造方法参数简介：  
![Center][]  
重点讲解：  
其中比较容易让人误解的是：corePoolSize，maximumPoolSize，workQueue之间关系。  
  
1.当线程池小于corePoolSize时，新提交任务将创建一个新线程执行任务，即使此时线程池中存在空闲线程。  
2.当线程池达到corePoolSize时，新提交任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行  
3.当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新提交任务会创建新线程执行任务  
4.当提交任务数超过maximumPoolSize时，新提交任务由RejectedExecutionHandler处理  
5.当线程池中超过corePoolSize线程，空闲时间达到keepAliveTime时，关闭空闲线程  
6.当设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize线程空闲时间达到keepAliveTime也将关闭  
  
线程管理机制图示：  
![Center 1][]

#### 三、Executors提供的线程池配置方案    ####

1、构造一个固定线程数目的线程池，配置的corePoolSize与maximumPoolSize大小相同，同时使用了一个无界LinkedBlockingQueue存放阻塞任务，因此多余的任务将存在再阻塞队列，不会由RejectedExecutionHandler处理

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

2、构造一个缓冲功能的线程池，配置corePoolSize=0，maximumPoolSize=Integer.MAX\_VALUE，keepAliveTime=60s,以及一个无容量的阻塞队列 SynchronousQueue，因此任务提交之后，将会创建新的线程执行；线程空闲超过60s将会销毁

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

3、构造一个只支持一个线程的线程池，配置corePoolSize=maximumPoolSize=1，无界阻塞队列LinkedBlockingQueue；保证任务由一个线程串行执行

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

4、构造有定时功能的线程池，配置corePoolSize，无界延迟阻塞队列DelayedWorkQueue；有意思的是：maximumPoolSize=Integer.MAX\_VALUE，由于DelayedWorkQueue是无界队列，所以这个值是没有意义的

public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {  
                return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);  
            }  
          
        public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(  
                    int corePoolSize, ThreadFactory threadFactory) {  
                return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize, threadFactory);  
            }  
          
        public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
                                     ThreadFactory threadFactory) {  
                super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE, 0, TimeUnit.NANOSECONDS,  
                      new DelayedWorkQueue(), threadFactory);  
            }

#### 总结： ####

1、用ThreadPoolExecutor自定义线程池，看线程是的用途，如果任务量不大，可以用无界队列，如果任务量非常大，要用有界队列，防止OOM  
2、如果任务量很大，还要求每个任务都处理成功，要对提交的任务进行阻塞提交，重写拒绝机制，改为阻塞提交。保证不抛弃一个任务  
3、最大线程数一般设为2N+1最好，N是CPU核数  
4、核心线程数，看应用，如果是任务，一天跑一次，设置为0，合适，因为跑完就停掉了，如果是常用线程池，看任务量，是保留一个核心还是几个核心线程数  
5、如果要获取任务执行结果，用CompletionService，但是注意，获取任务的结果的要重新开一个线程获取，如果在主线程获取，就要等任务都提交后才获取，就会阻塞大量任务结果，队列过大OOM，所以最好异步开个线程获取结果

## BlockingQueue ##

#### 一、什么是BlockingQueue ####

BlockingQueue即阻塞队列，从阻塞这个词可以看出，在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。被阻塞的情况主要有如下两种：

1. 当队列满了的时候进行入队列操作
    2. 当队列空了的时候进行出队列操作

因此，当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程做了出队列操作；同样，当一个线程试图对一个空队列进行出队列操作时，它将会被阻塞，除非有另一个线程进行了入队列操作。  
在Java中，BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent 包中(在Java5版本开始提供)，由上面介绍的阻塞队列的特性可知，阻塞队列是线程安全的。

#### 二、BlockingQueue的用法 ####

阻塞队列主要用在生产者/消费者的场景，下面这幅图展示了一个线程生产、一个线程消费的场景：  
![Center 2][]  
负责生产的线程不断的制造新对象并插入到阻塞队列中，直到达到这个队列的上限值。队列达到上限值之后生产线程将会被阻塞，直到消费的线程对这个队列进行消费。同理，负责消费的线程不断的从队列中消费对象，直到这个队列为空，当队列为空时，消费线程将会被阻塞，除非队列中有新的对象被插入。

#### 三、BlockingQueue接口中的方法 ####

阻塞队列一共有四套方法分别用来进行insert、remove和examine，当每套方法对应的操作不能马上执行时会有不同的反应，下面这个表格就分类列出了这些方法：  
![Center 3][]  
这四套方法对应的特点分别是：  
1. ThrowsException：如果操作不能马上进行，则抛出异常  
2. SpecialValue：如果操作不能马上进行，将会返回一个特殊的值，一般是true或者false  
3. Blocks:如果操作不能马上进行，操作会被阻塞  
4. TimesOut:如果操作不能马上进行，操作会被阻塞指定的时间，如果指定时间没执行，则返回一个特殊值，一般是true或者false  
需要注意的是，我们不能向BlockingQueue中插入null，否则会报NullPointerException。

#### 四、BlockingQueue的实现类 ####

BlockingQueue只是java.util.concurrent包中的一个接口，而在具体使用时，我们用到的是它的实现类，当然这些实现类也位于java.util.concurrent包中。在Java6中，BlockingQueue的实现类主要有以下几种：

1. ArrayBlockingQueue
    2. DelayQueue
    3. LinkedBlockingQueue
    4. PriorityBlockingQueue
    5. SynchronousQueue

下面我们就分别介绍这几个实现类。

##### 4.1 ArrayBlockingQueue #####

ArrayBlockingQueue是一个有边界的阻塞队列，它的内部实现是一个数组。有边界的意思是它的容量是有限的，我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可改变。  
ArrayBlockingQueue是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使用ArrayBlockingQueue的例子：

BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1024);
    queue.put("1");
    Object object = queue.take();

##### 4.2 DelayQueue #####

DelayQueue阻塞的是其内部元素，DelayQueue中的元素必须实现 java.util.concurrent.Delayed接口，这个接口的定义非常简单：

public interface Delayed extends Comparable<Delayed> {
        long getDelay(TimeUnit unit);
    }

getDelay()方法的返回值就是队列元素被释放前的保持时间，如果返回0或者一个负值，就意味着该元素已经到期需要被释放，此时DelayedQueue会通过其take()方法释放此对象。  
从上面Delayed 接口定义可以看到，它还继承了Comparable接口，这是因为DelayedQueue中的元素需要进行排序，一般情况，我们都是按元素过期时间的优先级进行排序。  
其实DelayQueue应用场景很多，比如定时关闭连接、缓存对象，超时处理等各种场景。

##### 4.3 LinkedBlockingQueue #####

LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的，如果我们初始化时指定一个大小，它就是有边界的，如果不指定，它就是无边界的。说是无边界，其实是采用了默认大小为Integer.MAX\_VALUE的容量 。它的内部实现是一个链表。

##### 4.4 PriorityBlockingQueue #####

PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列，它的排序规则和 java.util.PriorityQueue一样。需要注意，PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。  
所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable接口，队列优先级的排序规则就是按照我们对这个接口的实现来定义的。

##### 4.5 SynchronousQueue #####

SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞，除非这个元素被另一个线程消费。

参考：

[【Java并发之】BlockingQueue][Java_BlockingQueue]

[ThreadPoolExecutor机制 ][ThreadPoolExecutor_]

[Center]: /images/20220604/602776b83fb24d6fbff8ffd6512915c6.png
[Center 1]: /images/20220604/7287e7b5248945df966082063cf2eb93.png
[Center 2]: /images/20220604/c704acf600f74f6a86d7329ba3b6a917.png
[Center 3]: /images/20220604/f93bc3687d4b4f869e38df0af32e7cb5.png
[Java_BlockingQueue]: http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48807423
[ThreadPoolExecutor_]: http://825635381.iteye.com/blog/2184680