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Android线程池使用介绍

更新日期: 2021-9-11
  • 2021-9-11 更新
  • 2021-9-10 创建文档

本文主要使用kotlin,讨论Android开发中的线程池用法。

我们想使用线程的时候,可以直接创建子线程并启动

Thread { Log.d("rfDev", "rustfisher said: hello") }.start()


不想每次都创建新的子线程

如果有大量的异步任务,不想每次都创建子线程。有没有什么把子线程统一管理的方法?

遇到这样的情况,我们可以考虑线程池。线程池解决两个问题:需要执行大量异步任务的时候,减轻每个异步任务的调用开销,提高性能。另外它还能够限制和管理子线程。每个ThreadPoolExecutor都维护了一些统计数据,例如已执行的任务数量。

有大量异步任务的时候,可以考虑使用线程池。

预置线程池

Android API 29

代码参考 Android API 29

ThreadPoolExecutor提供了很多参数,方便开发者调控。线程池的设计者建议开发者使用以下几个工厂方法,Android中主要有5种

  • newCachedThreadPool() 不限制数量的线程池,能自动回收线程
  • newFixedThreadPool(int nThreads) 固定数量的线程池
  • newSingleThreadExecutor() 单一的子线程
  • newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 能执行延时任务或者周期性任务
  • newWorkStealingPool() 工作窃取线程池

实际上我们在Android Studio里输入Executors.new的时候,会跳出很多个提示选项。

Executors.new 的智能提示

可缓存线程池

Executors.newCachedThreadPool获得一个可缓存线程池对象,然后让它执行任务。

val tp: ExecutorService = Executors.newCachedThreadPool()
tp.submit { Log.d(TAG, "rustfisher: cached线程池执行任务 3") }

可缓存线程池会在需要的时候创建新的子线程。当原有的线程可用的时候,会复用现有线程。 这个机制适用于执行多个短期异步任务。任务比较小,但是数量大。

调用execute方法会先尝试复用已有的可用线程。如果当前没有线程,会新建一个线程并把它添加到池里。 超过60秒没有使用的线程会被停止并移除。因此即便长时间不用这个线程池,也不会造成多大的开销。

定长线程池

使用newFixedThreadPool(int nThreads)示例

val fixedTp: ExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(4)
fixedTp.submit { Log.d(TAG, "rustfisher 定长线程池执行任务") }

静态方法里传入了一个int参数nThreads,表示最大线程数量。 如果当前所有线程都在忙,又有新的任务添加进来。那么任务会在队列中等待,直到有可用的线程来处理任务。

如果有的线程遇到错误而停止了,要执行任务的话,会创建新的线程补上位置。

池里的线程会一直存活,直到线程池停止(ExecutorService#shutdown)。

单一线程池

val singleTp: ExecutorService = Executors.newSingleThreadExecutor()
singleTp.submit { Log.d(TAG, "单一线程池执行任务") }

只拥有1个子线程。任务队列不限制任务数量。如果线程遇到问题停止了,接下来又要处理任务时,会新建一个线程来处理。

它能保证任务会按顺序处理,同一时间只能处理1个任务。

单一线程池创建后,不能动态修改线程数量。不像newFixedThreadPool(1)的定长线程池可以修改线程数。

计划任务线程池

val scheduleTp: ScheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(3)
计划任务线程池能够执行延迟任务和周期任务。

延迟任务

需要设定延时与时间单位

scheduleTp.schedule({ Log.d(TAG, "计划任务1 runnable") }, 300, TimeUnit.MILLISECONDS)
scheduleTp.schedule(Callable { Log.d(TAG, "计划任务2 callable") }, 400, TimeUnit.MILLISECONDS)

周期任务

主要涉及到2个方法scheduleAtFixedRatescheduleWithFixedDelay

假设任务时间小于周期时间,则按给定周期时间来进行。这两个方法表现一致。

假设任务执行时间大于周期时间,这两个方法有点不同

  • scheduleAtFixedRate执行完上一个任务后,用时超过了周期时间,会立刻执行下一个任务。
  • scheduleWithFixedDelay在上一个任务执行完毕后,还会等待周期时间,再去执行下一个任务。

工作窃取线程池

Android SDK 大于等于24,有一种新的线程池,暂且称为“工作窃取线程池”,或者叫“灵活调度线程池”。

if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.N) {
    Executors.newWorkStealingPool()
}
线程池维护足够的线程来支持给定的并行度(parallelism level),可能会用多个队列来减少争用。 并行度对应的是活跃的线程最大数,或者能处理任务的线程最大数。

线程的实际数量可能会动态增减。工作窃取线程池不保证按提交顺序来处理任务。

执行任务

执行任务的时候可以传入RunnableCallable,前面用的都是Runnable

Callable的例子

tp.submit(Callable { "OK" })

无返回值任务的调用

无返回值任务用CallableRunnable都行。

val tp: ExecutorService = Executors.newCachedThreadPool()
tp.submit { Log.d(TAG, "rustfisher: cached线程池submit runnable") }
tp.execute { Log.d(TAG, "rustfisher: cached线程池execute runnable") }
tp.submit(Callable { Log.d(TAG, "rustfisher: cached线程池submit callable") })

tp.shutdown() // 最后记得用完后停掉线程池

有返回值任务的调用

有返回值的任务需要Callable接口。

submit

调用submit方法时会返回一个Future对象。通过Futureget()方法可拿到返回值。这里需要注意get()是阻塞的,完成任务后,能拿到返回值。

val tp: ExecutorService = Executors.newCachedThreadPool()
val future = tp.submit(Callable {
    return@Callable "callable的返回值"
})
Log.d(TAG, "future get之前 isDone: ${future.isDone}, isCancelled: ${future.isCancelled}")
val res = future.get()
Log.d(TAG, "future get之后 isDone: ${future.isDone}, isCancelled: ${future.isCancelled}")
Log.d(TAG, "future get: $res")

运行log

future get之前 isDone: false, isCancelled: false
future get之后 isDone: true, isCancelled: false
future get: callable的返回值

invokeAll

对于列表里的任务,可以使用invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks),返回一个Future的列表。 作为对比,给其中一个任务加上延时。

invokeAll示例
val tp: ExecutorService = Executors.newFixedThreadPool(5)
val callList = arrayListOf<Callable<String>>(
        Callable {
            Log.d(TAG, "task1 ${Thread.currentThread()}")
            return@Callable "rust"
        },
        Callable {
            Log.d(TAG, "task2 ${Thread.currentThread()}")
            Thread.sleep(1500) // 加上延时
            return@Callable "fisher"
        },
        Callable {
            Log.d(TAG, "task3 ${Thread.currentThread()}")
            return@Callable "列表里面的任务"
        },
)
Log.d(TAG, "invokeAll 准备提交任务")
val futureList = tp.invokeAll(callList)
Log.d(TAG, "invokeAll 已提交任务")
futureList.forEach { f ->
    Log.d(TAG, "任务列表执行结果 ${f.get()}") // 这里会阻塞 别在ui线程里get
}

运行log,可以看到提交任务后,经过延时,拿到了运行结果。注意看invokeAll前后的时间。invokeAll会阻塞当前线程。使用的时候必须小心,不要在ui线程中调用。

2021-09-11 14:40:07.062 16914-16914/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: invokeAll 准备提交任务
2021-09-11 14:40:07.063 16914-19230/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: task1 Thread[pool-4-thread-1,5,main]
2021-09-11 14:40:07.063 16914-19231/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: task2 Thread[pool-4-thread-2,5,main]
2021-09-11 14:40:07.063 16914-19232/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: task3 Thread[pool-4-thread-3,5,main]
2021-09-11 14:40:08.563 16914-16914/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: invokeAll 已提交任务
2021-09-11 14:40:08.563 16914-16914/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: 任务列表执行结果 rust
2021-09-11 14:40:08.563 16914-16914/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: 任务列表执行结果 fisher
2021-09-11 14:40:08.563 16914-16914/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: 任务列表执行结果 列表里面的任务
提交了3个任务,在3个不同的子线程中执行。

invokeAny

invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks)也是接收Callable集合。 然后返回最先执行结束的任务的值,其它未完成的任务将被正常取消掉不会有异常。

invokeAny示例
val tp: ExecutorService = Executors.newCachedThreadPool()
val callList = arrayListOf<Callable<String>>(
        Callable {
            Thread.sleep(1000) // 设计延时
            return@Callable "rust"
        },
        Callable {
            Thread.sleep(400)
            return@Callable "fisher"
        },
        Callable {
            Thread.sleep(2000)
            return@Callable "列表里面的任务"
        },
)
Log.d(TAG, "invokeAny 提交任务")
val res = tp.invokeAny(callList)
Log.d(TAG, "执行结果 $res")
2021-09-11 14:04:55.253 14066-14066/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: invokeAny 提交任务
2021-09-11 14:04:55.654 14066-14066/com.rustfisher.tutorial2020 D/rfDevTp: 执行结果 fisher

观察log可以看到,最后执行的是“fisher”这个任务。

停止线程池

使用完毕后,记得终止线程池

/*ExecutorService*/ shutdown()
shutdownNow()

shutdown()在已提交的任务后面创建一个停止命令,并且不再接受新的任务。如果线程池已经停止了,调用这个方法将不生效。

shutdownNow()方法尝试停止所有执行中的任务,停下等待中的任务。并且返回等待执行的任务列表List<Runnable>

作者: RustFisher
联系: rf.cs@foxmail.com
博客: rustfisher.com | RustFisher cnblog
示例: AndroidTutorial Gitee, Tutorial Github
链接: https://www.an.rustfisher.com/android/concurrent/thread-pool-use-intro/
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