Android线程最佳实践 - 多线程

Android线程最佳实践 - 多线程

在单独线程运行代码

Runnable 对象，是一个接口，里面只有一个run方法，它 只是 表示一段可以运行的代码。
说这句话，是说明它并不一定要运行在子线程中，它也可以运行在UI线程 。如果它用来执行一段代码，通常被称为一个任务（Task）。
Thread类和 Runnable类，是很强大的基础类，它们是强大的Android基础类 HandlerThread , AsyncTask
和 IntentService 的基础，也是 ThreadPoolExecutor
的基础。这个类自动管理线程和任务队列，甚至可以并行多个异步任务。

定义一个Runnable

​
public class PhotoDecodeRunnable implements Runnable {
…
@Override
public void run() {
/*
* Code you want to run on the thread goes here
*/
…
}
…
}

实现run()方法

在设计上，Runnable对象一般设计在子线程中运行，比如new Thread（new Runnable{}）中。
下面的示例中，一开始调用 Process.setThreadPriority() 方法，传入
THREAD_PRIORITY_BACKGROUND ，这样可以减少Runnable对象所在线程和UI线程的资源竞争。
你也应该调用 Thread.currentThread() ，保存一个引用，指向Runnable所在的线程。

​
class PhotoDecodeRunnable implements Runnable {
…
/*
* Defines the code to run for this task.
*/
@Override
public void run() {
// Moves the current Thread into the background
android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
…
/*
* Stores the current Thread in the PhotoTask instance,
* so that the instance
* can interrupt the Thread.
*/
mPhotoTask.setImageDecodeThread(Thread.currentThread());
…
}
…
}

管理多线程

如果你只运行task（Runnable）一次，那么上一篇的内容足以；如果你要在不同的数据集中重复运行一个task，但一次也只能运行一个task，IntentService满足你的需求；为了自动将资源运用最大化、或同时运行多个task，你需要一个多线程管理对象。使用ThreadPoolExecutor，它使用闲置的线程执行队列中的task，你需要做的事就是向队列中添加任务。
一个线程池可以并行执行多个task，所以你要确保你的代码是线程安全的

定义一个线程池（Thread Pool）对象

对线程池使用静态变量

在app中，线程池可能需要单例的：

​
public class PhotoManager {
…
static {
…
// Creates a single static instance of PhotoManager
sInstance = new PhotoManager();
}
…

使用private的构造方法

将构造方法私有化，则不用 synchronized 块来闭包构造方法：

​
public class PhotoManager {
…
/**
* Constructs the work queues and thread pools used to download
* and decode images. Because the constructor is marked private,
* it’s unavailable to other classes, even in the same package.
*/
private PhotoManager() {
…
}

使用线程池类中的方法来执行task

在线程池类中添加一个task给任务队列：

​
public class PhotoManager {
…
// Called by the PhotoView to get a photo
static public PhotoTask startDownload(
PhotoView imageView,
boolean cacheFlag) {
…
// Adds a download task to the thread pool for execution
sInstance.
mDownloadThreadPool.
execute(downloadTask.getHTTPDownloadRunnable());
…
}

在UI线程初始化一个Handler

​
private PhotoManager() {
…
// Defines a Handler object that’s attached to the UI thread
mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
/*
* handleMessage() defines the operations to perform when
* the Handler receives a new Message to process.
*/
@Override
public void handleMessage(Message inputMessage) {
…
}
…
}
}

确定线程池参数

初始化一个 ThreadPoolExecutor 对象，需要下面这些参数：
1、池的初始化size和最大的池size
在线程池中可以使用的线程的数量主要取决于你的设备可用CPU内核的数量:

​
public class PhotoManager {
…
/*
* Gets the number of available cores
* (not always the same as the maximum number of cores)
*/
private static int NUMBER_OF_CORES =
Runtime.getRuntime().availableProcessors();
}

这个数字可能不反映设备物理CPU内核的数量。一些设备根据系统负载已经关闭一个或多个内核的cpu，对于这些设备，availableProcessors()返回的是可用的内核数，这个数字一般小于内核总数。

2、活跃时间和时间单位
活跃时间指一个线程在关闭之前保持空闲的时间。这个时间的单位由 TimeUnit 中的常量决定。

3、任务队列
ThreadPoolExecutor 持有的任务队列里面是 Runnable
对象。初始化ThreadPoolExecutor时要传入一个实现了 BlockingQueue
接口的队列。为满足app需求，你可以选择已有的实现了这个接口的类，下面是 LinkedBlockingQueue 的例子：

​
public class PhotoManager {
…
private PhotoManager() {
…
// A queue of Runnables
private final BlockingQueue mDecodeWorkQueue;
…
// Instantiates the queue of Runnables as a LinkedBlockingQueue
mDecodeWorkQueue = new LinkedBlockingQueue();
…
}
…
}

创建一个线程池

调用ThreadPoolExecutor的构造方法ThreadPoolExecutor()来创建一个线程池：

​
private PhotoManager() {
…
// Sets the amount of time an idle thread waits before terminating
private static final int KEEP_ALIVE_TIME = 1;
// Sets the Time Unit to seconds
private static final TimeUnit KEEP_ALIVE_TIME_UNIT = TimeUnit.SECONDS;
// Creates a thread pool manager
mDecodeThreadPool = new ThreadPoolExecutor(
NUMBER_OF_CORES, // Initial pool size
NUMBER_OF_CORES, // Max pool size
KEEP_ALIVE_TIME,
KEEP_ALIVE_TIME_UNIT,
mDecodeWorkQueue);
}

完整代码下载ThreadSample.zip

在线程池的一个线程上运行代码

你添加了一个task到任务队列中，当线程池中有线程空闲时，则会执行队列中的task。为节省CPU资源，也可以中断正在执行的线程。

在池里一个线程中运行代码

传一个 Runnable 到 ThreadPoolExecutor.execute()
方法中，可开始执行一个任务。这个方法将task添加到这个线程池的工作队列中，当有空闲的线程时，就会取出队列中的任务进行执行：

​
public class PhotoManager {
public void handleState(PhotoTask photoTask, int state) {
switch (state) {
// The task finished downloading the image
case DOWNLOAD_COMPLETE:
// Decodes the image
mDecodeThreadPool.execute(
photoTask.getPhotoDecodeRunnable());
…
}
…
}
…
}

中断（Interrupt）运行代码

要结束一个task，你需要中断这个task所在的线程。为了能这样做，在创建task的时候你要保存task所在线程的句柄：

​
class PhotoDecodeRunnable implements Runnable {
// Defines the code to run for this task
public void run() {
/*
* Stores the current Thread in the
* object that contains PhotoDecodeRunnable
*/
mPhotoTask.setImageDecodeThread(Thread.currentThread());
…
}
…
}

调用 Thread.interrupt()
来中断一个线程。注意，Thread对象是由系统控制的，可以在app进程之外来修改它们。因此，你需要在中断它之前锁住线程中的访问，在访问的地方加synchronized代码块。例如：

​
public class PhotoManager {
public static void cancelAll() {
/*
* Creates an array of Runnables that’s the same size as the
* thread pool work queue
*/
Runnable[] runnableArray = new Runnable[mDecodeWorkQueue.size()];
// Populates the array with the Runnables in the queue
mDecodeWorkQueue.toArray(runnableArray);
// Stores the array length in order to iterate over the array
int len = runnableArray.length;
/*
* Iterates over the array of Runnables and interrupts each one’s Thread.
*/
synchronized (sInstance) {
// Iterates over the array of tasks
for (int runnableIndex = 0; runnableIndex < len; runnableIndex++) {
// Gets the current thread
Thread thread = runnableArray[taskArrayIndex].mThread;
// if the Thread exists, post an interrupt to it
if (null != thread) {
thread.interrupt();
}
}
}
}
…
}

大多数情况下，Thread.interrupt()会直接停止线程。然而，它仅仅会停止waiting的线程，而不会中断正使用CPU和网络任务的线程。为了防止拖慢或锁定系统，你应该在执行某个操作前判断是否中断了：

​
/*
* Before continuing, checks to see that the Thread hasn’t
* been interrupted
*/
if (Thread.interrupted()) {
return;
}
…
// Decodes a byte array into a Bitmap (CPU-intensive)
BitmapFactory.decodeByteArray(
imageBuffer, 0, imageBuffer.length, bitmapOptions);
…

完整代码下载ThreadSample.zip

UI线程的交互

在Android中一般使用 Handler ，在子线程中将结果发送到UI线程，然后在UI线程操作UI。

在UI线程上定义一个Handler

Handler是Android
Framework中管理线程的一部分。一个Handler对象接收消息然后运行一些代码处理这些消息。一般，在一个新线程中创建一个Handler，你也可以在一个已有的线程中创建Handler。当在UI线程创建Handler，那么
它处理的代码也运行在UI线程。
Looper类也是Android系统管理线程的一部分，在Handler的构造方法中传入这个Looper对象，这个Handler将运行在Looper所在的线程。

​
private PhotoManager() {
…
// Defines a Handler object that’s attached to the UI thread
mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
…

覆写handleMessage()方法，来处理handler从一个线程中发送的消息。

​
/*
* handleMessage() defines the operations to perform when
* the Handler receives a new Message to process.
*/
@Override
public void handleMessage(Message inputMessage) {
// Gets the image task from the incoming Message object.
PhotoTask photoTask = (PhotoTask) inputMessage.obj;
…
}
…
}
}
The next section shows how to tell the Handler to move data.

将数据从Task移动到UI线程

为了将数据从运行在后台线程的task中移动到UI线程，一开始我们要在task类中存数据和UI对象的引用。然后，将task对象和状态码传给被Handler实例化的对象中。然后发送一个包含task和状态码的Message给handler。因为Handler运行在UI线程，所以它可以将数据送到UI对象中。

​
// A class that decodes photo files into Bitmaps
class PhotoDecodeRunnable implements Runnable {
…
PhotoDecodeRunnable(PhotoTask downloadTask) {
mPhotoTask = downloadTask;
}
…
// Gets the downloaded byte array
byte[] imageBuffer = mPhotoTask.getByteBuffer();
…
// Runs the code for this task
public void run() {
…
// Tries to decode the image buffer
returnBitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(
imageBuffer,
0,
imageBuffer.length,
bitmapOptions
);
…
// Sets the ImageView Bitmap
mPhotoTask.setImage(returnBitmap);
// Reports a status of “completed”
mPhotoTask.handleDecodeState(DECODE_STATE_COMPLETED);
…
}
…
}
…

PhotoTask
中也有ImageView和Bitmap的句柄。尽管它们在同一个对象中，也不能将Bitmap给到ImageView显示，因为它们不在UI线程。

​
public class PhotoTask {
…
// Gets a handle to the object that creates the thread pools
sPhotoManager = PhotoManager.getInstance();
…
public void handleDecodeState(int state) {
int outState;
// Converts the decode state to the overall state.
switch(state) {
case PhotoDecodeRunnable.DECODE_STATE_COMPLETED:
outState = PhotoManager.TASK_COMPLETE;
break;
…
}
…
// Calls the generalized state method
handleState(outState);
}
…
// Passes the state to PhotoManager
void handleState(int state) {
/*
* Passes a handle to this task and the
* current state to the class that created
* the thread pools
*/
sPhotoManager.handleState(this, state);
}
…
}

PhotoManager 接收一个状态码和一个PhotoTask对象的句柄，因为状态是 TASK_COMPLETE
，创建一个包含状态和Task对象的Message然后发给Handler：

​
public class PhotoManager {
…
// Handle status messages from tasks
public void handleState(PhotoTask photoTask, int state) {
switch (state) {
…
// The task finished downloading and decoding the image
case TASK_COMPLETE:
/*
* Creates a message for the Handler
* with the state and the task object
*/
Message completeMessage =
mHandler.obtainMessage(state, photoTask);
completeMessage.sendToTarget();
break;
…
}
…
}

最后，在 Handler.handleMessage() 中检测Message中的状态，如果状态是 TASK_COMPLETE
，则表示task已完成， PhotoTask 中的ImageView需要显示其中的Bitmap对象。因为
Handler.handleMessage() 运行在UI线程，现在ImageView显示bitmap是允许的。

作者：牛方罡
原文链接：点击这里