【学习】Android的线程和线程池

关注

原创最新推荐文章于 2026-06-28 11:01:28 发布 2.1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Springboot 整合 xxljob 动态API调度任务(进阶篇) xxl job 动态调度阅读详情

概述

从用途来说，线程分为主线程和子线程，主线程用来处理界面相关的事情，子线程用来执行耗时操作。除了Thread本身以外，在Android中可以扮演线程角色的还有很多，比如AsyncTask(已弃用)和IntentService，同时HandlerThread也是一种特殊的线程，它们的本质仍然是传统的线程。对于AsyncTask来说，它的底层用到了线程池，另外两个则是直接使用线程。

不同形式的线程虽然都是线程，但是仍有不同的特性和使用场景。

AsyncTask封装了线程池和Handler，它主要为了方便开发者在子线程更新UI。

HandlerThread是一种具有消息循环的线程，在它的内部可以使用Handler。

IntentService是一个服务，系统对其进行了封装使其可以更方便地执行后台任务，IntentService内部采用HandlerThread来执行任务，当任务执行完后IntentService会自动退出，它不容易被系统杀死从而可以尽量保证任务的执行。

线程是一种受限的系统资源，不可能无限制地产生，并且线程的创建和销毁都有相应的开销，当系统存在大量线程时系统会通过时间片轮转的方式调度每个线程，除非线程数小于等于CPU核心数。采用线程池可以减少开销，一个线程池会缓存一定数量的线程，通过线程池就可以避免因为频繁创建和销毁线程所带来的系统开销。Android的线程池来源于Java，主要是通过Executor来拍成特定类型的线程池，不同种类的线程池又具有各自特性。

主线程和子线程

主线程指进程所拥有的线程，在Java中默认情况下一个进程只有一个线程也就是主线程。主线程处理界面交互逻辑，为了保持较高的响应速度，主线程中不能做耗时操作。子线程也叫工作线程，执行耗时任务。

Android中的线程形态

AsyncTask（已经弃用，此处只作理解）

替代方案
Java：Executor或ThreadPoolExecutor或FutureTask
Kotlin：Kotlin 协程

轻量级的异步任务类，它封装了Thread和Handler，它并不适合进行特别耗时的后台任务，对于特别耗时的任务来说建议使用线程池。

AsyncTask是一个抽象的泛型类，提供了Params（参数的类型）、Process（后台任务执行进度的类型）和Result（后台任务返回结果的类型）三个泛型参数，如果不需要传递具体参数，可以用viod来代替。类声明如下

在这里插入图片描述

四个核心方法

1.onPreExecute()

在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，一般可以用于做一些准备工作

2.doInBackground(Params…params)

在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params表示异步任务的输入参数，在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate放啊。此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法

3.onProgressUpdate(Progress…values)

在主线程中执行，当后台任务执行进度发生改变时此方法会被调用

4.onPostExecute(Result result)

在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，result是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值

上面这几个方法，onPreExcute，接着是doInBackground,最后才是onPostExecute。它还提供了onCancelled方法，它同样在主线程中执行，当异步任务被取消时onCancelled方法会被调用，此时onPostExecute不会被调用

下图是AsyncTask例子，模拟了文件下载过程

在这里插入图片描述

doInBackground用来执行和具体的下载任务并通过publishProgress方法来更新下载进度，同时判断下载任务是否被外界取消，任务完成后返回下载的总字节数。doInBackgrond是运行在线程池的。onProgressUpdate用于更新界面中下载的速度，它运行在主线程，当publishProgress被调用的时，此方法就会被调用。当下载完成后，onPostExecute方法就会被调用，它也运行在主线程中，这个时候我们就可以在界面上做出一些提示。

方法参数中有…表示参数的数量不定，它是一种数组形参数，可以用如下方式完成下载任务

在这里插入图片描述

使用的条件限制

1.AsyncTask的类必须在主线程中加载，意味着第一次访问它必须在主线程，在5.0的系统main方法中已经帮我们init（现在没有了）
2.它的对象必须在主线程中创建
3.execute方法必须在UI线程调用
4.不要再程序中直接调用四个核心方法
5.一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法
6.通过executeOnExecutor来并行执行任务

AsyncTask工作原理

从execute方法开始分析

在这里插入图片描述

它又调用了executeOnExecutor

在这里插入图片描述

sDefaultExecutor实际上是一个串行的线程池，一个进程中所有的AsyncTask全部在这个串行的线程池中排队执行，在executeOnExecutor方法中，onPreExecute最先被执行，然后线程池开始执行

线程池的执行过程

在这里插入图片描述

从这个线性的SerialExecutor的实现可以分析AsyncTask的排队执行过程，首先把Parmas参数封装为FutureTask对象，它是一个并发类，充当了Runnable的作用。然后这个Task会交给execute方法处理，这个方法会把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中，如果这时候没有正在活动的AsyncTask任务，那么就会调用scheduleNext方法来执行下一个AsyncTask任务。同时当一个AsyncTask任务执行完成后，它会继续执行其他任务直到所有的人物都被执行为止。默认情况下它是串行执行的。

AsyncTask中有两个线程池（SerialExecutor和THREAD_POOL_EXECUTOR）和一个Handler（InternalHandler），其中SerialExecutor用于任务的排队，而线程池THREAD_POOL_EXECUTOR用于真正执行任务，InternalHandler用于将执行环境从线程池切换到主线程，其本质仍然是线程的调用过程。在AsyncTask的构造方法中又如下这么一段代码，由于FutureTask的run方法会调用mWorker的call方法，因此mWorker的call方法最终会在线程池中执行

在这里插入图片描述

在mWorker的call方法中，首先先将mTaskInvoked设为true，表示当前任务已经被调用过了，然后执行AsyncTask的doInBackground方法，然后将其返回值传给postResult方法

在这里插入图片描述

postResult会通过sHandler发送一个MESSAGE_POST_RESULT的消息，sHandler的定义如下

在这里插入图片描述

sHandler是一个静态的Handler对象，为了能够将执行环境切换到主线程，这就要求sHandler这个对象必须在主线程中创建。由于静态成员会在加载类的时候进行初始化，因此这就变相要求AsyncTask的类必须在主线程中加载，否则同一个进程中的AsyncTask都将无法正常工作。sHandler收到MESSAGE_POST_RESULT后会调用AsyncTask的finish方法

在这里插入图片描述

如果AsyncTask被取消执行，那么就调用onCancelled方法，否则就会调用onPostExecute方法，可以看到doInBackground的返回结果会传递给onPostExecute方法

HandlerThread

它继承了Thread，它是一种可以使用Handler的Thread，它的实现就是在run方法中通过Looper.prepare()来开启消息循环，这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了

在这里插入图片描述

普通Thread主要用于在run方法中执行一个耗时任务，而HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方式来通知HandlerThread执行一个具体的任务。由于Handler的存在，导致它的run是一个无限循环，因此当明确不需要再使用HnadlerThread时，可以通过它的quit或者quitSafely方法来终止线程的执行

IntentService

它继承了Service并且它是一个抽象类，因此必须创建它的子类才能使用。它可以用来执行后台耗时任务，当任务执行后它会自动停止，而且因为他是服务，导致它的优先级比单纯的线程要高很多。在实现上，它封装了HandlerThread和Handler。

在这里插入图片描述

当它第一次启动时会调用onCreate方法，onCreate方法会创建一个HandlerThread，然后使用它的Looper来构造一个Handler对象mServiceHandler，这样通过mServiceHandler发送的信息最终都会在HandlerThread中执行。每次启动IntentService，它的onStartCommand方法就会调用一次，它在onStartCommand中处理每个后台任务的Intent。

在这里插入图片描述

IntentService仅仅是通过mServiceHandler发送了一个信息，这个消息会被HandlerThread中被处理。mServiceHandler收到消息后，会将Intent对象传递给onHandleIntent方法处理。注意这个Intent对象的内容和外界的startService(intent)中的intent内容完全一致，通过这个intent可以解析出外界启动IntentService时所传递的参数，通过这些参数就可以区分具体的后台任务，这样在onHandleIntent方法中就可以对不同的后台任务做处理了。当onHandleIntent方法执行结束后，IntentService会通过stopSelf(int startId)方法来停止服务,不采用stopSelf()是因为它会立刻停止服务，此时可能还有其他消息未处理。stopSelf(int startId)在尝试停止服务前会判断最近启动服务的次数是否和startId相等，不相等则不停止。

ServiceHandler的实现

在这里插入图片描述

IntentService的onHandleIntent方法是一个抽象方法，它需要我们在子类中实现，作用是从Intent参数中区分具体的任务并执行。如果目前只存在一个后台任务，那么onHandleIntent方法执行完这个任务后，就会立刻停止服务，否则要等到onHandleIntent执行完所有任务才停止。由于每执行一个后台任务就必须启动一次IntentService，而它内部通过消息的方式向HandlerThread请求执行任务，Handler中的Looper是顺序处理消息的，这意味着他也是串行执行后台任务的。

Android中的线程池

好处

1.重用线程池中的线程，减少性能开销

2.有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的阻塞现象

3.对线程进行简单的管理

Android线程池概念来自Java中的Executor，Executor是一个接口，真正的线程池的实现为ThreadPoolExecutor。它提供了一系列参数来配置线程池，通过不同的参数可以创建不同的线程池，从它的功能特性可分为四种线程池，可以通过Executors所提供的工厂方法得到，安卓的线程池都是直接或简介通过配置ThreadPoolExecutor来实现的

ThreadPoolExecutor

它是线程池的真正实现，其构造方法提供了一系列参数来配置线程池

下图为比较常用的构造方法

在这里插入图片描述

corePoolSize
线程池的核心线程数，默认情况下核心线程会在线程池中一直存活，即使它们处于闲置状态。若该线程池的allowThreadTimeOut属性设置为true，那么闲置的核心线程在等待新任务到来时会有超时策略，这个时间间隔由keepAliveTime决定，当等待时间超过之后核心线程就会被终止

maximumPoolSize
线程池所能荣男的最大线程数，当活动线程数达到这个书之后，后续的新任务将会被阻塞

keepAliveTime
非核心线程闲置时的超时时长，超过之后非核心线程就会被回收。当allowThreadTimeOut属性设置为true后也会作用于核心线程

unit
指定keepAliveTime参数的时间单位，这是一个枚举，常用的有TimeUnit.MILLISECONDS TimeUnit.SECONDS TimeUnit.MINUTES

workQueue
线程池中的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable对象会存储在这个参数中

threadFactory
线程工厂，为线程池提供创建新线程的功能。它是一个接口，只有一个方法：Thread newThread(Runnable r)

不常用的参数
Rejected Execution Handler handler
当线程池无法执行新任务时，线程池会调用rejectedExecution方法来通知调用者，默认情况下该方法会抛出一个RejectExecutionException。

在这里插入图片描述

ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵循的规则

1.如果线程池中的线程数量未达核心线程数，那么直接启动一个核心线程执行任务

2.线程数量达到或超过核心线程数，任务会被插入到任务队列中排队等待执行

3.若在2中无法将任务插到队列中，万维钢市任务队列已满，此时如果线程数量未达线程池最大值那么会立刻启动一个非核心线程来执行任务

4.如果3中已达最大值，那么拒绝执行该任务，线程池会调用rejectedExecution

线程池的分类

1.FixedThreadPool

通过Executors的newFixedThreadPool方法来创建。它是一种线程数量固定的线程池。当线程处于空闲状态时，他们不会被回收除非线程池被关闭。当所有线程都处于活动状态时，新任务会处于等待状态，直到有线程空闲出来。由于FixedThreadPool只有核心线程并且这些核心线程不会被回收，意味着它能更加快速响应外界请求。newFixedThreadPool方法的实现如下，可以发现FixedThreadPool中只有核心线程并且这些核心线程没有超时机制，任务队列也没有大小限制

在这里插入图片描述

2.CachedThreadPool

通过Executors的newCachedThreadPool方法创建。它是一种线程数量不定的线程池，它只有非核心线程，并且其最大线程数为Integer.MAX_VALUE。它是一个很大的数，实际上就相当于最大线程数可以任意大。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则利用空闲线程来处理新任务。线程池的空闲线程都有超时机制，这个超时市场为60秒，超过60秒闲置线程就会被回收。和FixedThreadPool不同的是，CachedThreadPool的任务队列其实相当于一个空集合，这将导致任何任务都会立即被执行，因为在这种场景下SynchronousQueue是无法插入任务的。它是一个非常特殊的队列，很多情况下可以把它简单理解为一个无法存储元素的队列，在实际运用也很少。这一类线程池比较适合执行大量的耗时较少的任务。当整个线程池都处于闲置状态时，线程池的线程都会因为超时被停止，这时线程池中没有线程，几乎不占用系统资源。

在这里插入图片描述