在Android中,我們或多或少使用了工作者線程,比如Thread,AsyncTask,HandlerThread,甚至是自己創建的線程池,使用工作者線程我們可以將耗時的操作從主線程中移走。然而在Android系統中為什么存在工作者線程呢,常用的工作者線程有哪些不易察覺的問題呢,關于工作者線程有哪些優化的方面呢,本文將一一解答這些問題。

  工作者線程的存在原因
  因為Android的UI單線程模型,所有的UI相關的操作都需要在主線程(UI線程)執行
  Android中各大組件的生命周期回調都是位于主線程中,使得主線程的職責更重
  如果不使用工作者線程為主線程分擔耗時的任務,會造成應用卡頓,嚴重時可能出現ANR(Application Not Responding),即程序未響應。
  因而,在Android中使用工作者線程顯得勢在必行,如一開始提到那樣,在Android中工作者線程有很多,接下來我們將圍繞AsyncTask,HandlerThread等深入研究。
  AsyncTask
  AsyncTask是Android框架提供給開發者的一個輔助類,使用該類我們可以輕松的處理異步線程與主線程的交互,由于其便捷性,在Android工程中,AsyncTask被廣泛使用。然而AsyncTask并非一個完美的方案,使用它往往會存在一些問題。接下來將逐一列舉AsyncTask不容易被開發者察覺的問題。
  AsyncTask與內存泄露
  內存泄露是Android開發中常見的問題,只要開發者稍有不慎有可能導致程序產生內存泄露,嚴重時甚至可能導致OOM(OutOfMemory,即內存溢出錯誤)。AsyncTask也不例外,也有可能造成內存泄露。
  以一個簡單的場景為例:
  在Activity中,通常我們這樣使用AsyncTask
  //In Activity
  new AsyncTask<String, Void, Void>() {
  @Override
  protected Void doInBackground(String... params) {
  //some code
  return null;
  }
  }.execute("hello world");
  上述代碼使用的匿名內存類創建AsyncTask實例,然而在Java中,非靜態內存類會隱式持有外部類的實例引用,上面例子AsyncTask創建于Activity中,因而會隱式持有Activity的實例引用。
  而在AsyncTask內部實現中,mFuture同樣使用匿名內部類創建對象,而mFuture會作為執行任務加入到任務執行器中。
  private final WorkerRunnable<Params, Result> mWorker;
  public AsyncTask() {
  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
  @Override
  protected void done() {
  //some code
  }
  };
  }
  而mFuture加入任務執行器,實際上是放入了一個靜態成員變量SERIAL_Executor指向的對象SerialExecutor的一個ArrayDeque類型的集合中。
  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();
  }
  });
  }
  }
  當任務處于排隊狀態,則Activity實例引用被靜態常量SERIAL_EXECUTOR 間接持有。
  在通常情況下,當設備發生屏幕旋轉事件,當前的Activity被銷毀,新的Activity被創建,以此完成對布局的重新加載。
  而本例中,當屏幕旋轉時,處于排隊的AsyncTask由于其對Activity實例的引用關系,導致這個Activity不能被銷毀,其對應的內存不能被GC回收,因而出現了內存泄露問題。
  關于如何避免內存泄露,我們可以使用靜態內部類 + 弱引用的形式解決。
  cancel的問題
  AsyncTask作為任務,是支持調用者取消任務的,即允許我們使用AsyncTask.canncel()方法取消提交的任務。然而其實cancel并非真正的起作用。
  首先,我們看一下cancel方法:
  public final boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
  mCancelled.set(true);
  return mFuture.cancel(mayInterruptIfRunning);
  }
  cancel方法接受一個boolean類型的參數,名稱為mayInterruptIfRunning,意思是是否可以打斷正在執行的任務。
  當我們調用cancel(false),不打斷正在執行的任務,對應的結果是
  處于doInBackground中的任務不受影響,繼續執行
  任務結束時不會去調用onPostExecute方法,而是執行onCancelled方法
  當我們調用cancel(true),表示打斷正在執行的任務,會出現如下情況:
  如果doInBackground方法處于阻塞狀態,如調用Thread.sleep,wait等方法,則會拋出InterruptedException。
  對于某些情況下,有可能無法打斷正在執行的任務
  如下,是一個cancel方法無法打斷正在執行的任務的例子
  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);//確保AsyncTask任務執行
  task.cancel(true);
  } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  上面的例子,如果想要使cancel正常工作需要在循環中,需要在循環條件里面同時檢測isCancelled()才可以。
  串行帶來的問題
  Android團隊關于AsyncTask執行策略進行了多次修改,修改大致如下:
  自初引入到Donut(1.6)之前,任務串行執行
  從Donut到GINGERBREAD_MR1(2.3.4),任務被修改成了并行執行
  從HONEYCOMB(3.0)至今,任務恢復至串行,但可以設置executeOnExecutor()實現并行執行。
  然而AsyncTask的串行實際執行起來是這樣的邏輯
  由串行執行器控制任務的初始分發
  并行執行器一次執行單個任務,并啟動下一個
  在AsyncTask中,并發執行器實際為ThreadPoolExecutor的實例,其CORE_POOL_SIZE為當前設備CPU數量+1,MAXIMUM_POOL_SIZE值為CPU數量的2倍 + 1。
  以一個四核手機為例,當我們持續調用AsyncTask任務過程中
  在AsyncTask線程數量小于CORE_POOL_SIZE(5個)時,會啟動新的線程處理任務,不重用之前空閑的線程
  當數量超過CORE_POOL_SIZE(5個),才開始重用之前的線程處理任務
  但是由于AsyncTask屬于默認線性執行任務,導致并發執行器總是處于某一個線程工作的狀態,因而造成了ThreadPool中其他線程的浪費。同時由于AsyncTask中并不存在allowCoreThreadTimeOut(boolean)的調用,所以ThreadPool中的核心線程即使處于空閑狀態也不會銷毀掉。
  Executors
  Executors是Java API中一個快速創建線程池的工具類,然而在它里面也是存在問題的。
  以Executors中獲取一個固定大小的線程池方法為例
  public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
  return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,0L,
  TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
  }
  在上面代碼實現中,CORE_POOL_SIZE和MAXIMUM_POOL_SIZE都是同樣的值,如果把nThreads當成核心線程數,則無法保證大并發,而如果當做大并發線程數,則會造成線程的浪費。因而Executors這樣的API導致了我們無法在大并發數和線程節省上做到平衡。
  為了達到大并發數和線程節省的平衡,建議自行創建ThreadPoolExecutor,根據業務和設備信息確定CORE_POOL_SIZE和MAXIMUM_POOL_SIZE的合理值。
  HandlerThread
  HandlerThread是Android中提供特殊的線程類,使用這個類我們可以輕松創建一個帶有Looper的線程,同時利用Looper我們可以結合Handler實現任務的控制與調度。以Handler的post方法為例,我們可以封裝一個輕量級的任務處理器
  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);
  }