在Android中,我们或多或少使用了工作者线程,比如Thread,AsyncTask,HandlerThread,甚至是自己创建的线程池,使用工作者线程我们可以将耗时的操作从主线程中移走。然而在Android系统中为什么存在工作者线程呢,常用的工作者线程有哪些不易察觉的问题呢,关于工作者线程有哪些优化的方面呢,本文将一一解答这些问题。

  工作者线程的存在原因
  因为Android的UI单线程模型,所有的UI相关的操作都需要在主线程(UI线程)执行
  Android中各大组件的生命周期回调都是位于主线程中,使得主线程的职责更重
  如果不使用工作者线程为主线程分担耗时的任务,会造成应用卡顿,严重时可能出现ANR(Application Not Responding),即程序未响应。
  因而,在Android中使用工作者线程显得势在必行,如一开始提到那样,在Android中工作者线程有很多,接下来我们将围绕AsyncTask,HandlerThread等深入研究。
  AsyncTask
  AsyncTask是Android框架提供给开发者的一个辅助类,使用该类我们可以轻松的处理异步线程与主线程的交互,由于其便捷性,在Android工程中,AsyncTask被广泛使用。然而AsyncTask并非一个完美的方案,使用它往往会存在一些问题。接下来将逐一列举AsyncTask不容易被开发者察觉的问题。
  AsyncTask与内存泄露
  内存泄露是Android开发中常见的问题,只要开发者稍有不慎有可能导致程序产生内存泄露,严重时甚至可能导致OOM(OutOfMemory,即内存溢出错误)。AsyncTask也不例外,也有可能造成内存泄露。
  以一个简单的场景为例:
  在Activity中,通常我们这样使用AsyncTask
  //In Activity
  new AsyncTask<String, Void, Void>() {
  @Override
  protected Void doInBackground(String... params) {
  //some code
  return null;
  }
  }.execute("hello world");
  上述代码使用的匿名内存类创建AsyncTask实例,然而在Java中,非静态内存类会隐式持有外部类的实例引用,上面例子AsyncTask创建于Activity中,因而会隐式持有Activity的实例引用。
  而在AsyncTask内部实现中,mFuture同样使用匿名内部类创建对象,而mFuture会作为执行任务加入到任务执行器中。
  private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
  public AsyncTask() {
  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
  @Override
  protected void done() {
  //some code
  }
  };
  }
  而mFuture加入任务执行器,实际上是放入了一个静态成员变量SERIAL_Executor指向的对象SerialExecutor的一个ArrayDeque类型的集合中。
  public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
  private static class SerialExecutor implements Executor {
  final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
  public synchronized void execute(final Runnable r) {
  mTasks.offer(new Runnable() {
  public void run() {
  //fake code
  r.run();
  }
  });
  }
  }
  当任务处于排队状态,则Activity实例引用被静态常量SERIAL_EXECUTOR 间接持有。
  在通常情况下,当设备发生屏幕旋转事件,当前的Activity被销毁,新的Activity被创建,以此完成对布局的重新加载。
  而本例中,当屏幕旋转时,处于排队的AsyncTask由于其对Activity实例的引用关系,导致这个Activity不能被销毁,其对应的内存不能被GC回收,因而出现了内存泄露问题。
  关于如何避免内存泄露,我们可以使用静态内部类 + 弱引用的形式解决。
  cancel的问题
  AsyncTask作为任务,是支持调用者取消任务的,即允许我们使用AsyncTask.canncel()方法取消提交的任务。然而其实cancel并非真正的起作用。
  首先,我们看一下cancel方法:
  public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
  mCancelled.set(true);
  return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
  }
  cancel方法接受一个boolean类型的参数,名称为mayInterruptIfRunning,意思是是否可以打断正在执行的任务。
  当我们调用cancel(false),不打断正在执行的任务,对应的结果是
  处于doInBackground中的任务不受影响,继续执行
  任务结束时不会去调用onPostExecute方法,而是执行onCancelled方法
  当我们调用cancel(true),表示打断正在执行的任务,会出现如下情况:
  如果doInBackground方法处于阻塞状态,如调用Thread.sleep,wait等方法,则会抛出InterruptedException。
  对于某些情况下,有可能无法打断正在执行的任务
  如下,是一个cancel方法无法打断正在执行的任务的例子
  AsyncTask<String,Void,Void> task = new AsyncTask<String, Void, Void>() {
  @Override
  protected Void doInBackground(String... params) {
  boolean loop = true;
  while(loop) {
  Log.i(LOGTAG, "doInBackground after interrupting the loop");
  }
  return null;
  }
  }
  task.execute("hello world");
  try {
  Thread.sleep(2000);//确保AsyncTask任务执行
  task.cancel(true);
  } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  上面的例子,如果想要使cancel正常工作需要在循环中,需要在循环条件里面同时检测isCancelled()才可以。
  串行带来的问题
  Android团队关于AsyncTask执行策略进行了多次修改,修改大致如下:
  自初引入到Donut(1.6)之前,任务串行执行
  从Donut到GINGERBREAD_MR1(2.3.4),任务被修改成了并行执行
  从HONEYCOMB(3.0)至今,任务恢复至串行,但可以设置executeOnExecutor()实现并行执行。
  然而AsyncTask的串行实际执行起来是这样的逻辑
  由串行执行器控制任务的初始分发
  并行执行器一次执行单个任务,并启动下一个
  在AsyncTask中,并发执行器实际为ThreadPoolExecutor的实例,其CORE_POOL_SIZE为当前设备CPU数量+1,MAXIMUM_POOL_SIZE值为CPU数量的2倍 + 1。
  以一个四核手机为例,当我们持续调用AsyncTask任务过程中
  在AsyncTask线程数量小于CORE_POOL_SIZE(5个)时,会启动新的线程处理任务,不重用之前空闲的线程
  当数量超过CORE_POOL_SIZE(5个),才开始重用之前的线程处理任务
  但是由于AsyncTask属于默认线性执行任务,导致并发执行器总是处于某一个线程工作的状态,因而造成了ThreadPool中其他线程的浪费。同时由于AsyncTask中并不存在allowCoreThreadTimeOut(boolean)的调用,所以ThreadPool中的核心线程即使处于空闲状态也不会销毁掉。
  Executors
  Executors是Java API中一个快速创建线程池的工具类,然而在它里面也是存在问题的。
  以Executors中获取一个固定大小的线程池方法为例
  public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
  return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L,
  TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
  }
  在上面代码实现中,CORE_POOL_SIZE和MAXIMUM_POOL_SIZE都是同样的值,如果把nThreads当成核心线程数,则无法保证大并发,而如果当做大并发线程数,则会造成线程的浪费。因而Executors这样的API导致了我们无法在大并发数和线程节省上做到平衡。
  为了达到大并发数和线程节省的平衡,建议自行创建ThreadPoolExecutor,根据业务和设备信息确定CORE_POOL_SIZE和MAXIMUM_POOL_SIZE的合理值。
  HandlerThread
  HandlerThread是Android中提供特殊的线程类,使用这个类我们可以轻松创建一个带有Looper的线程,同时利用Looper我们可以结合Handler实现任务的控制与调度。以Handler的post方法为例,我们可以封装一个轻量级的任务处理器
  private Handler mHandler;
  private LightTaskManager() {
  HandlerThread workerThread = new HandlerThread("LightTaskThread");
  workerThread.start();
  mHandler = new Handler(workerThread.getLooper());
  }
  public void post(Runnable run) {
  mHandler.post(run);
  }
  public void postAtFrontOfQueue(Runnable runnable) {
  mHandler.postAtFrontOfQueue(runnable);
  }
  public void postDelayed(Runnable runnable, long delay) {
  mHandler.postDelayed(runnable, delay);
  }
  public void postAtTime(Runnable runnable, long time) {
  mHandler.postAtTime(runnable, time);
  }