Android多线程——线程池ThreadPoolExecutor详解及使用

前言

在开发中经常会使用到线程来进行异步操作，但是每个线程的创建和销毁都需要一定的开销。所以就需要线程池来对线程进行管理。Android中的线程池来源于Java中的Executor，Executor是一个接口，真正线程池实现类是ThreadPoolExecutor。

ThreadPoolExecutor

我们可以通过ThreadPoolExecutor来创建一个线程池，ThreadPoolExecutor有4个构造方法，它们提供了一系列参数来配置线程池。下面是ThreadPoolExecutor的一个参数最多的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

下边解释一下各个参数：

---------int corePoolSize

核心线程数。默认情况下线程池是空的，只有任务提交时才会创建线程。如果当前运行的线程数少于corePoolSize，则创建新线程来处理任务；如果等于或者大于corePoolSize，则不再创建。如果调用线程池的prestartAllcoreThread方法，线程池会提前创建并启动所有的核心线程来等待任务。

---------int maximumPoolSize

线程池允许创建的最大线程数。如果任务队列满了并且线程数小于maximumPoolSize时，则线程池仍旧会创建新的线程来处理任务。

---------long keepAliveTime

非核心线程闲置的超时时间。超过这个时间则回收。如果任务很多，并且每个任务的执行事件很短，则可以调大keepAliveTime来提高线程的利用率。另外，如果设置allowCoreThreadTimeOut属性为true时，keepAliveTime也会应用到核心线程上。

---------TimeUnit unit

用于指定keepAliveTime参数的时间单位。这是一个枚举，常用的有分钟（TimeUnit.MINUTES）、秒（TimeUnit.SECOND S）、毫秒（TimeUnit.MILLISECONDS）等。

---------BlockingQueue workQueue

任务队列。如果当前线程数大于corePoolSize，则将任务添加到此任务队列中。该任务队列是BlockingQueue类型的，也就是阻塞队列。

---------ThreadFactory 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);

---------RejectedExecutionHandler handler

饱和策略。这是当任务队列和线程池都满了时所采取的应对策略，默认是AbordPolicy，表示无法处理新任务，并抛出RejectedExecutionException异常。此外还有3种策略，它们分别如下：

1、CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来处理任务。此策略提供简单的反馈控制机制，能够减缓新任务的提交速度。
2、DiscardPolicy：不能执行的任务，并将该任务删除。
3、DiscardOldestPolicy：丢弃队列最近的任务，并执行当前的任务。

ThreadPoolExecutor执行任务时遵循下面几个原则：

（1）如果线程池中的线程数未达到核心线程数，则会创建一个核心线程来处理任务。
（2）如果线程数大于或者等于核心线程数，那么任务将会加入到任务队列中排队等待执行，线程池中的空闲线程会不断地从任务队列中取出任务进行处理。
（3）如果任务队列满了，并且这个时候线程数量没有达到最大线程数数量，那么会立刻启动一个非核心线程来处理任务。
（4）如果线程数超过了最大线程数，则执行饱和策略。ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejected Execution方法来通知调用者。

线程池的分类

Android中有四类最常见的具有不同功能的线程池，它们通过直接或者间接地配置ThreadPoolExecutor的参数来实现自己的功能特性。

FixedThreadPool

FixedThreadPool通过Executors的newFixedThreadPool方法来创建，是一种线程数固定的线程池。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。

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

FixedThreadPool的corePoolSize和maximumPoolSize都设置为创建FixedThreadPool指定的参数nThreads，也就意味着FixedThreadPool只有核心线程，并且数量是固定的，没有非核心线程。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，这就意味着它能够更快速的地响应外界的请求。keepAliveTime设置为0L意味着多余的线程会被立即终止。因为不会产生多余的线程，所以keepAliveTime是无效的参数。另外，任务队列采用了无界的阻塞队列LinkedBlocking Queue。

CachedThreadPool

CachedThreadPool通过Executors的newCachedThreadPool方法来创建，是一种线程数不固定的线程池。

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

CachedThreadPool的corePoolSize为0，maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，这意味着CachedThreadPool没有核心线程，非核心线程是无界的。keepAliveTime设置为60L，则空闲线程等待新任务的最长时间为 60s。在此用了阻塞队列 SynchronousQueue，它是一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等待另一个线程的移除操作，同样任何一个移除操作都等待另一个线程的插入操作。

ScheduledThreadPool

ScheduledThreadPool是一个能实现定时和周期性任务的线程池。

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

这里创建了ScheduledThreadPoolExecutor，ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor，它主要用于给定延时之后的运行任务或者定期处理任务。构造方法如下：

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

ScheduledThreadPoolExecutor 的构造方法最终调用的是ThreadPoolExecutor的构造方法。corePoolSize是传进来的固定数值，maximumPoolSize的值是Integer.MAX_VALUE。因为采用的DelayedWorkQueue是无界的，所以maximumPoolSize这个参数是无效的。

SingleThreadExecutor

SingleThreadExecutor是使用单个工作线程的线程池。

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

corePoolSize和maximumPoolSize都为1，意味着SingleThreadExecutor只有一个核心线程，它确保所有的任务都在同一个线程中按顺序执行。它的意义在于统一所有的外界任务到一个线程中，使这些任务之间不需要处理线程同步问题。其他的参数都和FixedThreadPool一样。

基本使用

下面代码简单介绍了四种线程池的基本使用：

		Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //异步执行任务
            }
        };

        ExecutorService pool1 = Executors.newFixedThreadPool(3);
        pool1.execute(task);

        ExecutorService pool2 = Executors.newCachedThreadPool();
        pool2.execute(task);

        ScheduledExecutorService pool3 = Executors.newScheduledThreadPool(4);
        pool3.schedule(task, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);//1000m后执行task
        pool3.scheduleAtFixedRate(task, 100, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);//延迟100ms后每隔1000ms执行一次task

        ExecutorService pool4 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        pool4.execute(task);