編輯：關於Android編程
在操作系統中,線程是操作系統調度的最小單元,同事線程又是一種受限的系統資源,即線程不能無限制地產生,並且線程的創建和銷毀都有一定的開銷.當系統中存在大量的線程時,系統會通過時間輪轉片的方式調度每一個線程,因此線程不可能做到絕對的秉性,除非線程數量小於等於CPU的核心數,一般來說這是不可能的.試想一下,如果在一個線程中頻繁的創建和銷毀線程,這顯然不是高效的做法.正確的做法是——采用線程池.線程池中會緩存一定數量的線程,通過線程池就可以避免因為頻繁創建和銷毀線程所帶來的系統開銷.Android中的線程池來源於Java,主要是通過Excutor來派生特定類型的線程池,不同種類的線程池又具有各自的特性.
本篇博客基於java.util.concurrent包,記錄一下本人對線程池的理解,水平有限,難免出錯!
上圖是Executor框架的結構圖,對於目前階段的我來說,想弄清楚全部的類和結構以及設計思想,是一件十分困難的事情.但是搞清楚部分常用的模塊還是可以達到的,下面就簡單記錄一下此框架中常用的幾個部分.
public interface Executor {
/**
* Executes the given command at some time in the future. The command
* may execute in a new thread, in a pooled thread, or in the calling
* thread, at the discretion of the {@code Executor} implementation.
*
* @param command the runnable task
* @throws RejectedExecutionException if this task cannot be
* accepted for execution
* @throws NullPointerException if command is null
*/
void execute(Runnable command);
}
Executor接口是Executor框架中最基礎的部分了,定義了一個用於執行Runnable的execute()方法.它沒有直接的實現類,但是有一個重要的子接口ExecutorService.
//繼承自Executor接口
public interface ExecutorService extends Executor {
/**
* 關閉方法，調用後執行之前提交的任務，不再接受新的任務
*/
void shutdown();
/**
* 從語義上可以看出是立即停止的意思，將暫停所有等待處理的任務並返回這些任務的列表
*/
List shutdownNow();
/**
* 判斷執行器是否已經關閉
*/
boolean isShutdown();
/**
* 關閉後所有任務是否都已完成
*/
boolean isTerminated();
/**
* 中斷
*/
boolean awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
/**
* 提交一個Callable任務
*/
Future submit(Callable task);
/**
* 提交一個Runable任務，result要返回的結果
*/
Future submit(Runnable task, T result);
/**
* 提交一個任務
*/
Future submit(Runnable task);
/**
* 執行所有給定的任務，當所有任務完成，返回保持任務狀態和結果的Future列表
*/
List> invokeAll(Collection> tasks)
throws InterruptedException;
/**
* 執行給定的任務，當所有任務完成或超時期滿時（無論哪個首先發生），返回保持任務狀態和結果的 Future 列表。
*/
List> invokeAll(Collection> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException;
/**
* 執行給定的任務，如果某個任務已成功完成（也就是未拋出異常），則返回其結果。
*/
T invokeAny(Collection> tasks)
throws InterruptedException, ExecutionException;
/**
* 執行給定的任務，如果在給定的超時期滿前某個任務已成功完成（也就是未拋出異常），則返回其結果。
*/
T invokeAny(Collection> tasks,
long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
ExecutorService接口繼承自Executor接口,並對execute()方法進行了擴展,定義了終止任務,提交任務,跟蹤任務,返回結果等方法. ExecutorService類涉及到的Runnable接口,callable接口,Future接口的內容如下.
public interface Runnable {
/**
* Starts executing the active part of the class' code. This method is
* called when a thread is started that has been created with a class which
* implements {@code Runnable}.
*/
public void run();
}
public interface Callable{ /** * Computes a result, or throws an exception if unable to do so. * * @return computed result * @throws Exception if unable to compute a result */ V call() throws Exception; }
// Future代表異步任務的執行結果 public interface Future{ /** * 嘗試取消一個任務，如果這個任務不能被取消（通常是因為已經執行完了），返回false，否則返回true。 */ boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); /** * 返回代表的任務是否在完成之前被取消了 */ boolean isCancelled(); /** * 如果任務已經完成，返回true */ boolean isDone(); /** * 獲取異步任務的執行結果（如果任務沒執行完將等待） */ V get() throws InterruptedException, ExecutionException; /** * 獲取異步任務的執行結果（有最常等待時間的限制） * * timeout表示等待的時間，unit是它時間單位 */ V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }
此類的結構如下
java.util.concurrent
類 ThreadPoolExecutor
java.lang.Object
繼承者 java.util.concurrent.AbstractExecutorService
繼承者 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor
在ThreadPoolExecutor和ExecutorService接口之間還有一個實現接口的抽象類AbstractExecutorService,這裡就不做過多記錄,詳情可以參考API文檔
ThreadPoolExecutor是線程池真正的實現類,他的構造方法實現了一系列參數來配置線程池,下面記錄ThreadPoolExecutor的構造方法中每一個參數的含義,這些參數將會直接影響到線程池的功能特性.
下面是ThreadPoolExecutor的常用構造方法:
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BolckingQueue workQueue,
ThreadFactory threadFactory)
corePoolSize
線程的核心線程數,默認情況下,核心線程會在線程池中一直存活,及時他們處於閒置狀態.如果將ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeout屬性設置為true,那麼閒置的核心線程在等待新任務到來的時候會有超時策略,這個時間由keepAliveTime所指定,等待時間超過其所指定的時間後,核心線程就會被終止.
maximumPoolSize線程池所能容納的最大線程數,當活動線程數達到這個數值後,後續的新任務將會被阻塞.
keepAliveTime非核心線程閒置時的超時時長,超過這個時長,非核心線程就會被回收.當ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeout屬性設置為true時,keepAliveTimeout將同樣會作用於核心線程.
unit用於指定keepAliveTimeout參數的單位時間,這是一個枚舉,常用的有TimeUnit.MILLISECONDS,TimeUnit.SECONDS,TimeUnit.MINUTES.
workQueue線程池中的任務隊列,通過線程池的execute()方法提交的Runnable對象會存儲在這個參數中.
此處工作隊列常用的子類有三種,分別是:
ArrayBlockingQueue:
一個由數組支持的有界阻塞隊列。此隊列按 FIFO（先進先出）原則對元素進行排序。隊列的頭部 是在隊列中存在時間最長的元素。隊列的尾部 是在隊列中存在時間最短的元素。新元素插入到隊列的尾部，隊列獲取操作則是從隊列頭部開始獲得元素。
這是一個典型的“有界緩存區”，固定大小的數組在其中保持生產者插入的元素和使用者提取的元素。一旦創建了這樣的緩存區，就不能再增加其容量。試圖向已滿隊列中放入元素會導致操作受阻塞；試圖從空隊列中提取元素將導致類似阻塞。
LinckedBlockingQueue:
一個基於已鏈接節點的、范圍任意的 blocking queue。此隊列按 FIFO（先進先出）排序元素。隊列的頭部 是在隊列中時間最長的元素。隊列的尾部 是在隊列中時間最短的元素。新元素插入到隊列的尾部，並且隊列獲取操作會獲得位於隊列頭部的元素。鏈接隊列的吞吐量通常要高於基於數組的隊列，但是在大多數並發應用程序中，其可預知的性能要低。
可選的容量范圍構造方法參數作為防止隊列過度擴展的一種方法。如果未指定容量，則它等於 Integer.MAX_VALUE。除非插入節點會使隊列超出容量，否則每次插入後會動態地創建鏈接節點。
SynchronousQueue:
一種阻塞隊列，其中每個插入操作必須等待另一個線程的對應移除操作 ，反之亦然。同步隊列沒有任何內部容量，甚至連一個隊列的容量都沒有。不能在同步隊列上進行 peek，因為僅在試圖要移除元素時，該元素才存在；除非另一個線程試圖移除某個元素，否則也不能（使用任何方法）插入元素；也不能迭代隊列，因為其中沒有元素可用於迭代。隊列的頭 是嘗試添加到隊列中的首個已排隊插入線程的元素；如果沒有這樣的已排隊線程，則沒有可用於移除的元素並且 poll() 將會返回 null。對於其他 Collection 方法（例如 contains），SynchronousQueue 作為一個空 collection。此隊列不允許 null 元素。
這三種隊列對應的排隊策略分別是:有界隊列,無界隊列,直接提交.
線程工廠,為線程池提供創建新線程的功能.ThreadFactory是一個接口,他只有一個方法:Thread newThread(Runnable r).
以上ThreadPoolExecutor的參數配置在AsyncTask中有明顯的體現:
