Android 性能之多線程并發(fā)優(yōu)化
和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員Android
經(jīng)典好文推薦，通過閱讀本文，您將收獲以下知識點(diǎn):
一、Thread 使用
二、Android Thread
三.線程優(yōu)先級
一、Thread 使用
在講解多線程之前，我們先來講解Thread使用幾個需要注意的點(diǎn)：
1.Thread 中斷
常用的有兩種方式：
(1).通過拋出InterruptedException來中斷線程
public static class MyThread extends Thread{
private int count=0;
@Override
public void run() {
super.run();
try{
while(true){
count++;
System.out.println("count value:"+count);
if (this.interrupted() || this.isInterrupted()){
System.out.println("check interrupted show!");
throw new InterruptedException();
}
}
}catch ( InterruptedException e) {
System.out.println("thread is stop!");
e.printStackTrace();
}
}
}
(2).通過變量來中斷（常用）
public static class CustomThread extends Thread{
private int count=0;
private boolean isCancel = false;
@Override
public void run() {
super.run();
while(!isCancel){
count++;
System.out.println("count value:"+count);
}
}
public synchronized void cancel(){
isCancel = true;
}
}
2.Thread 同步
我們分變量同步和代碼塊同步兩個方面來講解
(1).變量同步
使用volatile關(guān)鍵字
/**
* 主內(nèi)存和線程內(nèi)存緩存進(jìn)行同步
*/
volatile int val = 5;
public int getVal() {
return val;
}
public void setVal(int val) {
this.val = val;
}
使用synchronized關(guān)鍵字
int val2 = 5;
/**
* 使用一個motinor來監(jiān)聽（實(shí)現(xiàn)資源由一個線程進(jìn)行操作）
* 主內(nèi)存和線程內(nèi)存緩存進(jìn)行同步
* @return
*/
public synchronized int getVal2() {
return val2;
}
public synchronized int setVal2(int val) {
this.val2 = val;
}
使用關(guān)鍵字AtomicXXXXX
AtomicInteger mAtomicValue = new AtomicInteger(0);
public void setAtomicValue(int value){
mAtomicValue.getAndSet(value);
}
public int getAtomicValue(){
return mAtomicValue.get();
}
(2).代碼塊同步
代碼塊同步分樂觀鎖和悲觀鎖來講解
使用悲觀鎖時，其他線程等待，進(jìn)入睡眠，頻繁切換任務(wù)，消耗cpu資源
synchronized (this) {
.....
}
使用樂觀鎖時，失敗重試，避免任務(wù)重復(fù)切換，減少cpu消耗
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
......
lock.unlock();
Thread注意點(diǎn)就講到這里，下面讓我們進(jìn)入今天的主題，多線程并發(fā)優(yōu)化。
二、Android Thread
android中很多操作需要在主線程中執(zhí)行，比如UI的操作，點(diǎn)擊事件等等，但是如果主線程操作太多，占有的執(zhí)行時間過長就會出現(xiàn)前面我們說的卡頓現(xiàn)象：
程序員Android轉(zhuǎn)于網(wǎng)絡(luò)
為了減輕主線程操作過多，避免出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象，我們把一些操作復(fù)雜的消耗時間長的任務(wù)放到線程池中去執(zhí)行。下面我們就來介紹android中幾種線程的類。
1.AsyncTask
為UI線程與工作線程之間進(jìn)行快速的切換提供一種簡單便捷的機(jī)制。適用于當(dāng)下立即需要啟動，但是異步執(zhí)行的生命周期短暫的使用場景。
它提供了一種簡便的異步處理機(jī)制，但是它又同時引入了一些令人厭惡的麻煩。一旦對AsyncTask使用不當(dāng)，很可能對程序的性能帶來負(fù)面影響，同時還可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露。(關(guān)于內(nèi)存泄漏在上面已經(jīng)講過)
使用AsyncTask需要注意的問題?
(1).在AsyncTask中所有的任務(wù)都是被線性調(diào)度執(zhí)行的，他們處在同一個任務(wù)隊(duì)列當(dāng)中，按順序逐個執(zhí)行。一旦有任務(wù)執(zhí)行時間過長，隊(duì)列中其他任務(wù)就會阻塞。
程序員Android轉(zhuǎn)于網(wǎng)絡(luò)
對于上面的問題，我們可以使用AsyncTask.executeOnExecutor()讓AsyncTask變成并發(fā)調(diào)度。
(2).AsyncTask對正在執(zhí)行的任務(wù)不具備取消的功能，所以我們要在任務(wù)代碼中添加取消的邏輯（和上面Thread類似）
(3).AsyncTask使用不當(dāng)會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏（可以參考內(nèi)存泄漏一章）
2.HandlerThread
為某些回調(diào)方法或者等待某些任務(wù)的執(zhí)行設(shè)置一個專屬的線程，并提供線程任務(wù)的調(diào)度機(jī)制。
先來了解下Looper，Handler，MessageQueue
Looper: 能夠確保線程持續(xù)存活并且可以不斷的從任務(wù)隊(duì)列中獲取任務(wù)并進(jìn)行執(zhí)行。
Handler: 能夠幫助實(shí)現(xiàn)隊(duì)列任務(wù)的管理，不僅僅能夠把任務(wù)插入到隊(duì)列的頭部，尾部，還可以按照一定的時間延遲來確保任務(wù)從隊(duì)列中能夠來得及被取消掉。
MessageQueue: 使用Intent，Message，Runnable作為任務(wù)的載體在不同的線程之間進(jìn)行傳遞。
把上面三個組件打包到一起進(jìn)行協(xié)作，這就是HandlerThread
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我們先來看下源碼：
public class HandlerThread extends Thread {
public HandlerThread(String name, int priority) {
super(name);
mPriority = priority;
}
@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
public Looper getLooper() {
if (!isAlive()) {
return null;
}
// If the thread has been started, wait until the looper has been created.
synchronized (this) {
while (isAlive() && mLooper == null) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
return mLooper;
}
}
從上面的源碼發(fā)現(xiàn)，HandlerThread其實(shí)就是在線程中維持一個消息循環(huán)隊(duì)列。下面我們看下使用：
HandlerThread mHanderThread = new HandlerThread("hanlderThreadTest", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
mHanderThread.run();
Looper mHanderThreadLooper = mHanderThread.getLooper();
Handler mHandler = new Handler(mHanderThreadLooper){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
//子線程中執(zhí)行
...
}
};
//發(fā)送消息
mHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
...
}
});
3.IntentService
適合于執(zhí)行由UI觸發(fā)的后臺Service任務(wù)，并可以把后臺任務(wù)執(zhí)行的情況通過一定的機(jī)制反饋給UI。
默認(rèn)的Service是執(zhí)行在主線程的，可是通常情況下，這很容易影響到程序的繪制性能(搶占了主線程的資源)。除了前面介紹過的AsyncTask與HandlerThread，我們還可以選擇使用IntentService來實(shí)現(xiàn)異步操作。IntentService繼承自普通Service同時又在內(nèi)部創(chuàng)建了一個HandlerThread，在onHandlerIntent()的回調(diào)里面處理扔到IntentService的任務(wù)。所以IntentService就不僅僅具備了異步線程的特性，還同時保留了Service不受主頁面生命周期影響的特點(diǎn)。
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使用IntentService需要特別注意的點(diǎn)：
(1).因?yàn)镮ntentService內(nèi)置的是HandlerThread作為異步線程，所以每一個交給IntentService的任務(wù)都將以隊(duì)列的方式逐個被執(zhí)行到，一旦隊(duì)列中有某個任務(wù)執(zhí)行時間過長，那么就會導(dǎo)致后續(xù)的任務(wù)都會被延遲處理。
(2).通常使用到IntentService的時候，我們會結(jié)合使用BroadcastReceiver把工作線程的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果返回給主UI線程。使用廣播容易引起性能問題，我們可以使用LocalBroadcastManager來發(fā)送只在程序內(nèi)部傳遞的廣播，從而提升廣播的性能。我們也可以使用runOnUiThread()快速回調(diào)到主UI線程。
(3).包含正在運(yùn)行的IntentService的程序相比起純粹的后臺程序更不容易被系統(tǒng)殺死，該程序的優(yōu)先級是介于前臺程序與純后臺程序之間的。
4.Loader
對于3.0后ContentProvider中的耗時操作，推薦使用Loader異步加載數(shù)據(jù)機(jī)制。相對其他加載機(jī)制，Loader有那些優(yōu)點(diǎn)呢？
提供異步加載數(shù)據(jù)機(jī)制
對數(shù)據(jù)源變化進(jìn)行監(jiān)聽，實(shí)時更新數(shù)據(jù)
在Activity配置發(fā)生變化（如橫豎屏切換）時不用重復(fù)加載數(shù)據(jù)
適用于任何Activity和Fragment
下面我們來看下Loader的具體使用：
我們以獲得手機(jī)中所有的圖片為例：
getLoaderManager().initLoader(LOADER_TYPE, null, mLoaderCallback);
LoaderManager.LoaderCallbacks<Cursor mLoaderCallback = new LoaderManager.LoaderCallbacks<Cursor() {
private final String[] IMAGE_COLUMNS={
MediaStore.Images.Media.DATA,//圖片路徑
MediaStore.Images.Media.DISPLAY_NAME,//顯示的名字
MediaStore.Images.Media.DATE_ADDED,//添加時間
MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE,//圖片擴(kuò)展類型
MediaStore.Images.Media.SIZE,//圖片大小
MediaStore.Images.Media._ID,//圖片id
};
@Override
public Loader<Cursor onCreateLoader(int id, Bundle args) {
toggleShowLoading(true,getString(R.string.common_loading));
CursorLoader cursorLoader = new CursorLoader(ImageSelectActivity.this, MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI,IMAGE_COLUMNS,
IMAGE_COLUMNS[4] + " 0 AND "+IMAGE_COLUMNS[3] + " =? OR " +IMAGE_COLUMNS[3] + " =? ",
new String[]{"image/jpeg","image/png"},IMAGE_COLUMNS[2] + " DESC");
return cursorLoader;
}
@Override
public void onLoadFinished(Loader<Cursor loader, Cursor data) {
if(data != null && data.getCount() 0){
ArrayList<String imageList = new ArrayList<();
if(mShowCamera){
imageList.add("");
}
while (data.moveToNext()){
String path = data.getString(data.getColumnIndexOrThrow(IMAGE_COLUMNS[0]));
imageList.add(path);
Log.e("ImageSelect", "IIIIIIIIIIIIIIIIIIII====="+path);
}
//顯示數(shù)據(jù)
showListData(imageList);
toggleShowLoading(false,getString(R.string.common_loading));
}
}
@Override
public void onLoaderReset(Loader<Cursor loader) {
}
onCreateLoader() 實(shí)例化并返回一個新創(chuàng)建給定ID的Loader對象
onLoadFinished() 當(dāng)創(chuàng)建好的Loader完成了數(shù)據(jù)的load之后回調(diào)此方法
onLoaderReset() 當(dāng)創(chuàng)建好的Loader被reset時調(diào)用此方法，這樣保證它的數(shù)據(jù)無效
LoaderManager會對查詢的操作進(jìn)行緩存，只要對應(yīng)Cursor上的數(shù)據(jù)源沒有發(fā)生變化，在配置信息發(fā)生改變的時候(例如屏幕的旋轉(zhuǎn))，Loader可以直接把緩存的數(shù)據(jù)回調(diào)到onLoadFinished()，從而避免重新查詢數(shù)據(jù)。另外系統(tǒng)會在Loader不再需要使用到的時候(例如使用Back按鈕退出當(dāng)前頁面)回調(diào)onLoaderReset()方法，我們可以在這里做數(shù)據(jù)的清除等等操作。
5.ThreadPool
把任務(wù)分解成不同的單元，分發(fā)到各個不同的線程上，進(jìn)行同時并發(fā)處理。
線程池適合用在把任務(wù)進(jìn)行分解，并發(fā)進(jìn)行執(zhí)行的場景。
系統(tǒng)提供ThreadPoolExecutor幫助類來幫助我們簡化實(shí)現(xiàn)線程池。
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使用線程池需要特別注意同時并發(fā)線程數(shù)量的控制，理論上來說，我們可以設(shè)置任意你想要的并發(fā)數(shù)量，但是這樣做非常的不好。因?yàn)镃PU只能同時執(zhí)行固定數(shù)量的線程數(shù)，一旦同時并發(fā)的線程數(shù)量超過CPU能夠同時執(zhí)行的閾值，CPU就需要花費(fèi)精力來判斷到底哪些線程的優(yōu)先級比較高，需要在不同的線程之間進(jìn)行調(diào)度切換。
一旦同時并發(fā)的線程數(shù)量達(dá)到一定的量級，這個時候CPU在不同線程之間進(jìn)行調(diào)度的時間就可能過長，反而導(dǎo)致性能嚴(yán)重下降。另外需要關(guān)注的一點(diǎn)是，每開一個新的線程，都會耗費(fèi)至少64K+的內(nèi)存。為了能夠方便的對線程數(shù)量進(jìn)行控制，ThreadPoolExecutor為我們提供了初始化的并發(fā)線程數(shù)量，以及最大的并發(fā)數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。
/**
* 核心線程數(shù)
* 最大線程數(shù)
* 保活時間
* 時間單位
* 任務(wù)隊(duì)列
* 線程工廠
*/
threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
linkedBlockingQueue, sThreadFactory);
threadPoolExecutor.execute(runnable);
我們知道系統(tǒng)還提供了Executors類中幾種線程池，下面我們來看下這些線程池的缺點(diǎn)：
newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor:主要問題是堆積的請求處理隊(duì)列可能會耗費(fèi)非常大的內(nèi)存，甚至 OOM。
newCachedThreadPool 和 newScheduledThreadPool:主要問題是線程數(shù)最大數(shù)是 Integer.MAX_VALUE，可能會創(chuàng)建數(shù)量非常多的線程，甚至 OOM
我們看到這些線程池但是有缺點(diǎn)的，所以具體使用那種方式實(shí)現(xiàn)要根據(jù)我們的需求來選擇。
如果想要避開上面的問題，可以參考OKHttp中線程池的實(shí)現(xiàn)，OKHttp中隊(duì)線程調(diào)度又封裝了一層，使用安全且方便，有興趣的可以去看看源碼。
三.線程優(yōu)先級
Android系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行的可見的程序和不可見的后臺程序?qū)€程進(jìn)行歸類，劃分為forground的那部分線程會大致占用掉CPU的90%左右的時間片，background的那部分線程就總共只能分享到5%-10%左右的時間片。之所以設(shè)計(jì)成這樣是因?yàn)閒orground的程序本身的優(yōu)先級就更高，理應(yīng)得到更多的執(zhí)行時間。
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默認(rèn)情況下，新創(chuàng)建的線程的優(yōu)先級默認(rèn)和創(chuàng)建它的母線程保持一致。如果主UI線程創(chuàng)建出了幾十個工作線程，這些工作線程的優(yōu)先級就默認(rèn)和主線程保持一致了，為了不讓新創(chuàng)建的工作線程和主線程搶占CPU資源，需要把這些線程的優(yōu)先級進(jìn)行降低處理，這樣才能給幫組CPU識別主次，提高主線程所能得到的系統(tǒng)資源。
在Android系統(tǒng)里面，我們可以通過android.os.Process.setThreadPriority(int)設(shè)置線程的優(yōu)先級，參數(shù)范圍從-20到24，數(shù)值越小優(yōu)先級越高。Android系統(tǒng)還為我們提供了以下的一些預(yù)設(shè)值，我們可以通過給不同的工作線程設(shè)置不同數(shù)值的優(yōu)先級來達(dá)到更細(xì)粒度的控制。
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大多數(shù)情況下，新創(chuàng)建的線程優(yōu)先級會被設(shè)置為默認(rèn)的0，主線程設(shè)置為0的時候，新創(chuàng)建的線程還可以利用THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE或者THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE來控制線程的優(yōu)先級。
參考鏈接：https://www.jianshu.com/p/2795aef8980d
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