前言：
在移动端开发中，我们必须正确处理好主线程和子线程之间的关系，耗时操作必须在子线程中完成，避免阻塞主线程，导致ANR。异步处理技术是提高引用性能，解决主线程和子线程之间通信问题的关键。
通常在如下两种情况下会弹出ANR对话框:
- 5s内无法响应用户输入事件(例如键盘输入, 触摸屏幕等).
- BroadcastReceiver在10s内无法结束.
造成以上两种情况的首要原因就是在主线程(UI线程)里面做了太多的阻塞耗时操作, 例如文件读写, 数据库读写, 网络查询等等,避免ANR，其实就是不能在主线程中进行耗时操作，这就需要用到异步处理技术了。
异步处理技术有很多种，常见的有Thread、AsyncTask、Handler&Looper、Executor等。一个完整的异步处理技术的继承树如下所示：
下面我们就根据继承树的结构并结合具体使用和源码一一展开介绍。
一、Thread
线程作为Java语言的一个概念，是实际执行任务的基本单元，Thread是异步处理技术的基础。它的使用相当简单，简单的讲，创建线程的方法有两种：
1.继承Thread类并重写run方法
语句如下
public class Mythread extends Thread {
@Override
public void run() {
//实现具体的逻辑，如文件读写，网络请求等
}
public void startThread(){
Mythread mythread = new Mythread();
mythread.start();//使用start启动线程
}
}
2.实现Runnable接口并实现run方法
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
//实现具体的逻辑，如文件读写，网络请求等
}
public void startThread(){
MyRunnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();//同样利用start启动线程
}
}
这里需要注意的一点是，如果我们没有利用start方法去启动线程，而是直接调用run方法，那这将不会是一个异步操作，而只是一个简单的方法调用，其操作还是在主线程上进行的。
3.Android中的线程分类
此外，我们再扩展一下Android应用中线程的概念。Android引用中的各类线程其本质都是基于Linux系统的pthreads，在应用层可以分为三种类型的线程。
1.主线程：主线程也被称为UI线程，它随着应用的启动而启动，主线程用来运行Android组件，同时刷新屏幕上的UI元素。Android系统如果检测到非主线程在更新UI组件，则会抛出CallFromWrongThreadException异常。为什么只有主线程才能操作UI，这是因为Android的UI工具包并不是线程安全的。主线程中创建的Handler会顺序执行接收到的消息，包括从其他线程中发送的消息。因此，如果消息队列中前面的消息没有很快执行完，那么就会阻塞队列中的 其他消息的及时处理。
2.Binder线程：Binder线程用于不同进程之间的线程通信（其原理在前面文章中有提到），每个进程都维护了一个Binder线程池，用于处理其他进程中线程发送的消息。这些进程包括系统服务、Intents、ContentProvider和Service等。在大部分情况下，应用不需要关心Binder线程，因为系统会优先将请求转换为使用主线程。一个典型的应用场景就是应用提供给其他进程通过AIDL接口绑定的Service。
3.后台线程，在应用中显示创建的线程都是后台线程，也就是当刚创建处理的时候，折现线程的执行体是空的，需要手动添加任务。
为什么有主线程和后台线程的区别，在Linux层面上，主线程和后台线程是一样的，在Android框架中通过WindowManager赋予了主线程只能处理UI更新、后台线程不能直接操作UI的限制。
二、HandlerThread
HandlerThread是一个集成了Looper和MessageQueue的线程，当启动HandlerThread的同时，会生成Looper和MessageQueue，然后等待消息进行处理。
先看一下这个类的结构
既然是集成自Thread类，我们先来看一下它的run方法的源码
@Override
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
可以发现，HandlerThread内部集成了Looper，通过Looper.prepare()新建了一个Looper。
具体最后会调用到以下方法：
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
if (sThreadLocal.get() != null) {
throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
}
sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}
其中 sThreadLocal是ThreadLocal<Looper>类型的变量。
使用HandlerThread的好处在于开发者不需要自己去创建并维护Looper，它的用法和普通线程是一致的
HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("myHandlerThread");
handlerThread.start();
Handler myHandler = new Handler(handlerThread.getLooper()){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
super.handleMessage(msg);
//处理接收到的消息
}
};
HandlerThread内部只有一个消息队列，队列中的消息是顺序执行的，因而是线程安全的，当然其吞吐量会有一定影响，队列中的任务可能会被前面没有执行完的任务阻塞。
这个时候有人可能会有这样的疑问，那有没有可能出现发送消息的时候Looper还没有准备好呀。这一点我们通过源码，看到其内部的机制就能确保创建Looper和发送消息之间不存在竞态条件。
/**
* This method returns the Looper associated with this thread. If this thread not been started
* or for any reason is isAlive() returns false, this method will return null. If this thread
* has been started, this method will block until the looper has been initialized.
* @return The looper.
*/
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;
}
当线程已经启动，Looper还没有准备好的时候，线程会进行wait状态。
在HandlerLooper中还有一个方法声明，onLooperPrepared()，这个方法可以被重写，用于在HandlerThread开始接受消息之前进行某些初始化操作。
import android.os.Handler;
import android.os.HandlerThread;
import android.os.Message;
import android.os.Process; /**
* Created by HustZhb on 2017/8/3.
* 描述：
*/
public class MyHandlerThread extends HandlerThread{ private Handler mHandler; public MyHandlerThread() {
super("MyHandlerThread", Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
} @Override
protected void onLooperPrepared() {
super.onLooperPrepared();
mHandler = new Handler(getLooper()){
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what){
case 1:
//处理message
break;
case 2:
//处理message
break;
default:
break;
}
}
}; } public void publishedMehthod1(){
mHandler.sendEmptyMessage(1);
}
public void publishMehthod2(){
mHandler.sendEmptyMessage(2);
}
}
上述例子在onLooperPrepared函数中创建了与HandlerThread关联的Handler实例，同样对外隐藏了我们的Handler实例。
三、AsyncQueryHandler
而在HandlerThread的基础上，AsyncQueryHandler是用于在ContentProvider上执行异步的CRUD操作的工具类，其中CRUD操作被放到一个单独的子线程中进行，当操作获取到结构后通过message的形式传递给调用AsyncQueryHandler的线程，通常就是主线程。
AsyncQueryHandler是一个抽象类，它继承自Handler，通过封装ContentResolver、HandlerThread和Handler等实现对ContentProvider的异步操作。
通过这个类结构，我们陷入就可以发现其中似乎封装了如下四个方法来操作ContentProvider，同样又封装了对应的四个回调函数。具体如下所示：
四个CRUD方法
//删除操作
public final void startDelete(int token, Object cookie, Uri uri,
String selection, String[] selectionArgs) {
// Use the token as what so cancelOperations works properly
Message msg = mWorkerThreadHandler.obtainMessage(token);
msg.arg1 = EVENT_ARG_DELETE; WorkerArgs args = new WorkerArgs();
args.handler = this;
args.uri = uri;
args.cookie = cookie;
args.selection = selection;
args.selectionArgs = selectionArgs;
msg.obj = args; mWorkerThreadHandler.sendMessage(msg);
} //插入操作
public final void startInsert(int token, Object cookie, Uri uri,
ContentValues initialValues) {
// Use the token as what so cancelOperations works properly
Message msg = mWorkerThreadHandler.obtainMessage(token);
msg.arg1 = EVENT_ARG_INSERT; WorkerArgs args = new WorkerArgs();
args.handler = this;
args.uri = uri;
args.cookie = cookie;
args.values = initialValues;
msg.obj = args; mWorkerThreadHandler.sendMessage(msg);
} //查找操作
public void startQuery(int token, Object cookie, Uri uri,
String[] projection, String selection, String[] selectionArgs,
String orderBy) {
// Use the token as what so cancelOperations works properly
Message msg = mWorkerThreadHandler.obtainMessage(token);
msg.arg1 = EVENT_ARG_QUERY; WorkerArgs args = new WorkerArgs();
args.handler = this;
args.uri = uri;
args.projection = projection;
args.selection = selection;
args.selectionArgs = selectionArgs;
args.orderBy = orderBy;
args.cookie = cookie;
msg.obj = args; mWorkerThreadHandler.sendMessage(msg);
} //更新操作
public final void startUpdate(int token, Object cookie, Uri uri,
ContentValues values, String selection, String[] selectionArgs) {
// Use the token as what so cancelOperations works properly
Message msg = mWorkerThreadHandler.obtainMessage(token);
msg.arg1 = EVENT_ARG_UPDATE; WorkerArgs args = new WorkerArgs();
args.handler = this;
args.uri = uri;
args.cookie = cookie;
args.values = values;
args.selection = selection;
args.selectionArgs = selectionArgs;
msg.obj = args; mWorkerThreadHandler.sendMessage(msg);
}
其实现逻辑都是类似的，通过新建一个WorkerArgs来实现配置参数，并将这个配置后的实例传递到msg.obj,然后通过handler发送消息。最后应该是在WorkerHandler中的handleMessage中来调用ContentResolver的对应方法。
具体代码如下：
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
final ContentResolver resolver = mResolver.get();
if (resolver == null) return; WorkerArgs args = (WorkerArgs) msg.obj; int token = msg.what;
int event = msg.arg1; switch (event) {
case EVENT_ARG_QUERY:
Cursor cursor;
try {
cursor = resolver.query(args.uri, args.projection,
args.selection, args.selectionArgs,
args.orderBy);
// Calling getCount() causes the cursor window to be filled,
// which will make the first access on the main thread a lot faster.
if (cursor != null) {
cursor.getCount();
}
} catch (Exception e) {
Log.w(TAG, "Exception thrown during handling EVENT_ARG_QUERY", e);
cursor = null;
} args.result = cursor;
break; case EVENT_ARG_INSERT:
args.result = resolver.insert(args.uri, args.values);
break; case EVENT_ARG_UPDATE:
args.result = resolver.update(args.uri, args.values, args.selection,
args.selectionArgs);
break; case EVENT_ARG_DELETE:
args.result = resolver.delete(args.uri, args.selection, args.selectionArgs);
break;
}
// passing the original token value back to the caller
// on top of the event values in arg1.
Message reply = args.handler.obtainMessage(token);
reply.obj = args;
reply.arg1 = msg.arg1; if (localLOGV) {
Log.d(TAG, "WorkerHandler.handleMsg: msg.arg1=" + msg.arg1
+ ", reply.what=" + reply.what);
} reply.sendToTarget();
}
}
这里我们可以发现在调用完CRUD操作后，它将结果填充到了reply这个Message对象上，发回到调用方。
四个可重写的回调方法
protected void onQueryComplete(int token, Object cookie, Cursor cursor) {
// Empty
}
protected void onInsertComplete(int token, Object cookie, Uri uri) {
// Empty
}
protected void onUpdateComplete(int token, Object cookie, int result) {
// Empty
}
protected void onDeleteComplete(int token, Object cookie, int result) {
// Empty
}
我们可以根据实际的需求来实现下面的回调方法，从而得到上面的CRUD操作的返回结果。
四、IntentService
IntentService想必大家也不陌生，相比较于Service而言，Service的各个生命周期都是运行在主线程的，因此它本身并不具备异步的能力，所以一般我们在使用Service的时候需要在其中的onStartCommand方法中自己手动新建一个子线程，并且，在子线程的run方法中最后调用stopSelf方法结束自身来确保结束服务。
而这样的写法增加了出错的可能性，忘开线程或者忘记调用stopSelf方法。虽有为了更好的实现一个异步的、可自动停止的服务，Android专门引入了一个Service的子类 IntentService来实现这种操作。
IntentService具有和Service一样的生命周期，同时也提供了后台线程中处理异步任务的机制。与HandlerThread类似，IntentService也是在一个后台线程中顺序执行所有的任务。我们可以通过给Context.startService传递一个Intent类型的参数可以启动IntentService的异步执行，如果此时IntentService正在运行，那么这个新的Intent将会进入到队列中进行排队，知道后台线程处理完队列前面的任务。如果此时IntentService没有在运行，那么将会启动一个新的IntentService，当后台线程队列中所有任务处理后，IntentService将自动结束它的生命周期。
IntentService本身是一个抽象类，使用它之前需要继承并实现其中的onHandleIntent(Intent)方法，在这个方法中实现具体的后台处理业务逻辑，同时在子类的构造方法中需要调用弗雷的有参构造函数。传入子类的名字。
import android.app.IntentService;
import android.content.Intent;
import android.support.annotation.Nullable; public class SimpleIntentService extends IntentService {
/**
* Creates an IntentService. Invoked by your subclass's constructor.
*
* @param name Used to name the worker thread, important only for debugging.
*/
public SimpleIntentService(String name) {
super(SimpleIntentService.class.getName());
setIntentRedelivery(true);
} @Override
protected void onHandleIntent(@Nullable Intent intent) {
//这个方法是在后台线程中调用的
} }
当我们需要启动这个IntentService的时候，我们只需要进行以下操作。
Intent intentService = new Intent(this,SimpleIntentService.class);
startService(intentService);
当然，其中有一步是不能够遗忘的，IntentServie作为Service的子类，它同样需要在AndroidManifest文件中注册这个类。
（这里我们在其构造器中写入了一行setIntentRedelivery(true)，这边先不解释，下面结合源码会提到）
下面结合源码来看一个它内部的实现。首先先放一张它的类结构图。
下面是一个完整的源码
public abstract class IntentService extends Service {
private volatile Looper mServiceLooper;
private volatile ServiceHandler mServiceHandler;
private String mName;
private boolean mRedelivery;
private final class ServiceHandler extends Handler {
public ServiceHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
onHandleIntent((Intent)msg.obj);
stopSelf(msg.arg1);
}
}
public IntentService(String name) {
super();
mName = name;
}
public void setIntentRedelivery(boolean enabled) {
mRedelivery = enabled;
}
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
msg.arg1 = startId;
msg.obj = intent;
mServiceHandler.sendMessage(msg);
}
@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
onStart(intent, startId);
return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}
@Override
public void onDestroy() {
mServiceLooper.quit();
}
@Override
@Nullable
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
@WorkerThread
protected abstract void onHandleIntent(@Nullable Intent intent);
}
代码的逻辑很简答，在onCreate方法中，我们可以清晰地看到IntentService是通过HandlerThread来实现后台任务的处理，
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);
}
此外，还有一点需要知道的，刚才在继承IntentService的例子中，我们在其构造器中写入了一行setIntentRedelivery(true)，这一行代码的作用是什么呢？
从字面上看是设置Intent重现投递为真。其效果是IntentService的onStartCommand方法将返回 START_REDELIVER_INTENT，这时，如果onHandleIntent方法返回之前进程死亡，那么在进程重新启动的时候，intent会重新投递。
@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
onStart(intent, startId);
return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}
五、Executor FrameWork
1.概述
下面我们来介绍在Java并发开发中经常用到的一个框架Java Executor框架。我们知道创建和销毁对象是存在开销的，如果应用中频繁出现线程的创建和销毁会影响到应用的性能，使用Java Executor 框架可以通过线程池等机制解决这个问题。
1.创建工作线程池，同时通过队列来控制这些线程执行的任务的个数
2.检测导致线程意外终止的错误
3.等待线程执行完成并获取执行结果
4.批量执行线程，并通过固定的顺序获取执行结果
5.在合适的时机启动后台线程，从而保证线程执行结果可以很快反馈给用户。
Executor框架主要由以下三部分组成：
1.任务 包括被执行任务需要实现的接口：Runnable接口或者Callable接口
2.任务的执行 包括任务执行机制的核心接口Executor，以及继承自Executor的ExecutorService接口（Executor框架中有两个类实现了ExecutorService接口，ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadExecutor）
3.异步计算的结构 包括接口Future和实现Future接口的Future的FutureTask类。
2.Executor框架中的重要组成部分
1）Executor框架的基础是一个Executor的接口，Executor的主要作用是分离任务的创建和执行，最终实现上述功能。
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
2）ThreadPoolExecutor是线程池的核心实现类，用来执行被提交的任务。
3）ScheduledThreadPoolExecutor是一个实现类，可以在给定的延迟后执行命令，或者定期执行命令。ScheduledThreadPoolExecutor比Timer更灵活，功能也更加强大。
4）Future接口和实现Future接口的FutureTask类，代表异步计算的结果。
5）Runnable和Callable接口的实现类，可以被ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor执行。
主线程首先要创建一个实现Runnable接口或者Callable接口的任务对象，工具类Executors可以把一个Runnbale对象封装为Callable对象。（Executors.callable(Runnbale task )或 Executor.callable（Runnbale task, Object result）），然后将Runnbale对象直接交给ExecutorService执行（ExecutorService.execute(Runnbale command)）或是将Runnbale对象或Callable对象提交给ExecutorServie执行（ExecutorService.submit(Runnable task)或ExecutorService.submit(Callable<T> task)）
如果执行的是submit方法，ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象，（FutureTask对象）,由于FutureTask实现了Runnbale，我们也可以自己创建FutureTask，然后直接交给ExecutorService运行。最后主线程可以执行FutureTask.get()方法来等待任务执行完成，主线程也可以使用FutureTask.cancel来取消任务的执行。
3.核心类ThreadPoolExecutor详解
前面我们提到了ThreadPoolExecutor是框架中核心类，下面就展开详细的介绍。
1）构造函数
先从构造函数入手，下述源码是ThreadPoolExecutor一个常用的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory) {
this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
threadFactory, defaultHandler);
}
上述参数解释如下：
- corePoolsize：线程中的核心线程数，默认情况下核心线程会在线程池一直存活，即使处于空闲状态。如果将ThreadPoolExecutor的allowCoreThreadTimeOut属性设置为ture，那么闲置的核心线程在等待新任务时会有超时策略，时间间隔由keepAliveTime指定。
- maximumPoolSize：线程池所能容纳的最大线程数，当活动线程数达到这个数值后，后续的新任务将会被阻塞。
- keepAliveTiem：非核心线程显示时的超时时长，超过这个时长，非核心线程会被回收，核心线程如上所示。
- unit:用于指定keepAliveTime参数的时间单位
- workQueue：线程池的任务队列，通过线程池的execute方法提交的Runnable对象存储在这个参数中。
- threadFactory：线程工厂，为线程池提供创建新线程的能力。ThreadFactory是一个借口，只有一个方法 Thread newThread（Runnbale r）。
除了上述参数以外，看上面常用的构造函数内部通过this调用其他构造器，其中还有一个参数defaultHandler，ThreadPoolExecutor还有一个参数RejectedExecutionHandler handler,当线程池无法执行新任务的时候（可能是因为任务队列已满或无法成功过执行任务），。这是ThreadPoolExecutor会调用handler的rejectedExecution方法来通知调用者，默认情况会直接抛出一个RejectedExecutionException。
2）ThreadPoolExecutor的执行规则
ThreadPoolExecutor执行任务时大致遵从下述规则：
1.如果线程池中的线程数量未达到核心线程的数量，那么直接启动一个核心线程
2.如果线程池中的线程数量已经达到或者超过核心线程的数量，那么任务会被插入到任务队列中排队等待执行。
3.如果在步骤2中无法将任务插入到任务队列中，这往往是因为任务队列已满，这是如果先吃数量未达到线程池规定的最大值，会立即启动一个非核心线程来执行任务。
4.如果步骤3中的线程数量已经达到线程池规定的最大值，那么就拒绝执行此任务，ThreadPoolExecutor会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution方法来通知调用者。
3）线程池的分类
ThreadPoolExecutor通常都是通过工厂类Executors来创建，主要有以下三种ThreadPoolTExecutor;
1.FixedThreadPool
2.SingleThreadPool
3.CacheThreadPool
4.ScheduledThreadPool
接下来重点介绍各个线程池。
1.FixedThreadPool 可重用固定线程数的线程池
下面是它的源码实现
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
其corePool和maximumPool值都被设置为创建FixedThreadPoolExecutor时指定的参数nThreads。keepAliveTime为0，即多余的空闲线程会被立即停止，任务队列采用LinkedBlockingQueue
1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize,则创建新线程来执行任务
2）当当前线程数等于corePoolSize时，将任务加入到LinkedBlockingQueue中
3）线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue中获取任务来执行。
2.SingleThreadPoolExecutor
SingleThreadPoolExecutor是使用单个工作线程的Executor，下面是它的源码实现
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
可见其核心线程数和最大线程数都为1，任务队列同样采用的是LinkedBlockingQueue。从这个角度讲，当我们把刚才的FixedThreadPoolExecutor传入的nThreads为1 时，它就和SingleThreadPoolExecutor一致。
1）如果当前运行的线程数少于corePoolSize，即线程池中无运行线程,则创建新线程来执行任务
2）当当前线程数等于corePoolSize（1）时，将任务加入到LinkedBlockingQueue中
3）线程执行完1中的任务后，会在循环中反复从LinkedBlockingQueue中获取任务来执行。
3.CachedThreadPoolExecutor
CachedThreadPoolExecutor是一个根据需要创建新线程的线程池，照例贴源码：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
可以发现CachedThreadPoolExecutor它没有核心线程，而将maximumPoolSize的值设为Interger.MAX_VALUE，即为*的。将keepAliveTime设置为60L，则意味着当CachedThreadPoolExecutor的空闲线程等待新任务的最长时间是60s，否则就会被终止。
CachedThreadPoolExecutor使用的是没有容量的SychronousQueue作为线程池的工作队列，但由于其最大线程数*，这就意味着如果主线程提交任务的速度高于线程处理任务的速度，就会不断创建新线程，在极端情况下CachedThreadPool会因为创建过度线程耗尽CPU和内存资源。
CachedThreadPoolExecutor的execute过程和前面两个有点不同，具体如下
1）首先执行SynchronousQueue.offer,提交一个任务给工作队列，如果当前的maximumPool中有空闲线程正在执行SynchronousQueue.poll，那么即匹配成功，主线程将任务交给空闲线程执行，execute方法执行完成，否则执行步骤2
2）当初始maximumPool为空或者没有空闲线程时，将没有线程执行SynchronousQueue.poll，这样配对将失败，此时线程池会新建一个线程执行任务怒，execute方法执行完成。
3）当步骤2中创建的线程将任务执行完后，会执行SynchronousQueue.poll，这个poll操作会让空闲线程最多在SychronousQueue中等待60s，如果60s内主线程没有提供新任务，空闲线程将终止。
4.ScheduledThreadPoolExecutor
ScheduledThreadPoolExecutor继承自ThreadPoolExecutor，主要用于在给定延迟之后运行任务或者定期执行任务。这点上与Timer类似，但ScheduledThreadPoolExecutor功能更强大，更灵活，不同于Timer对应于单个后台线程，ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数。
private static final long DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS = 10L;
public ScheduledThreadPoolExecutor(int corePoolSize) {
super(corePoolSize, Integer.MAX_VALUE,
DEFAULT_KEEPALIVE_MILLIS, MILLISECONDS,
new DelayedWorkQueue());
}
该线程池只需要指定核心线程数，其最大线程数*，其超时时间为10ms，并且它使用的工作队列是DelayedWorkQueue，DelayedWorkQueue是一个*队列，所以其最大线程数没有意义。
1) 当调用ScheduledThreadPoolExecutor的ScheduledThreadPoolExecutor的scheduleAtFixedRate()或scheduleWithFixedDelay()方法时，会从ScheduledThreadPoolExecutor的DelayQueue中添加一个实现了RunnbaleScheduledFuture接口的ScheduledFutureTask。
2)线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask，然后执行任务。
我们先来看一下ScheduledFutureTask的结构
private class ScheduledFutureTask<V>
extends FutureTask<V> implements RunnableScheduledFuture<V> {
ScheduledFutureTask(Runnable r, V result, long triggerTime,
long period, long sequenceNumber) {
super(r, result);
this.time = triggerTime;
this.period = period;
this.sequenceNumber = sequenceNumber;
}
}
它继承自FutureTask，它主要包括三个成员变量。如下
time：表示任务将被执行的具体时间
sequenceNumber：表示任务被添加到ScheduledThreadPoolExecutor中的序号
period：表示任务执行的间隔周期
然后我们是将这个task提交到了DelayQueue中，DelayQueue封装了一个PriorityQueue，它会对队列中的ScheduledFutureTask进行排序。排序时，time小的在前面。如果time相同，则比较sequenceNumber，sequenceNumber小的排前面。
ScheduledThreadPoolExecutor的任务执行步骤
1.线程1从DelayQueue获取到期的任务（ScheduledFutureTask的time大于等于当前时间）
2.线程1 执行这个任务
3.线程1修改任务的time，变更为下次将被执行的时间
4.将修改后的任务放回到DelayQueue中。
上述获取任务和添加任务都是线程安全的（使用可重入锁 ReentrantLock）
六、AsyncTask
AsyncTask是在Executor框架基础上的再封装，它实现将耗时任务移动到工作线程中执行，同时提供了方便的接口实现工作线程和主线程之间的通信。使用AsyncTask一般都会用到如下方法：
import android.os.AsyncTask;
public class FullTask extends AsyncTask<Params,Progress,Result>{
@Override
protected void onPreExecute() {
super.onPreExecute();
}
@Override
protected Result doInBackground(Params... params) {
return null;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Progress... values) {
super.onProgressUpdate(values);
}
@Override
protected void onPostExecute(Result result) {
super.onPostExecute(result);
}
@Override
protected void onCancelled() {
super.onCancelled();
}
}
下面给出一个具体的例子直观地展示它的基本用法。
import android.os.AsyncTask;
import java.net.URL;
public class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL,Integer,Long>{
@Override
protected Long doInBackground(URL... urls) {
int count = urls.length;
long totalSize =0;
for(int i=0;i<count;i++){
totalSize += DownLoader.downloadFile(urls[i]);
publishProgress((int)((i/(float)count)*100));
if(isCancelled()){
break;
}
}
return totalSize;
}
@Override
protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
setProgressPercent(progress[0]);
}
@Override
protected void onPostExecute(Long result) {
showDialog("Downloader" + result+" bytes");
}
}
上述程序模拟了一个文件下载过程，当要执行上述下载任务时，可以通过如下方式来完成：
new DownloadFileTask().execute(url1,url2,url3);
在上述程序中，doInBackground用来执行具体的下载任务并通过publishProgress方法来更新下载进度，同时还要判断下载任务是否被外界取消了。当下载任务完成时，它返回结果，即下载的总字节数。这里需要注意的是doInBackground是在线程池中执行。
而onProgressUpdate用于更新界面中下载的进度。运行在主线程中，当publishProgress方法被调用的时候，它就会被调用。当下载任务完成后，onPostExecute方法会被调用，它也是运行在主线程中。这个时候我们可以给出一些相应的提示，提醒用户下载完成。
综上所述，onPreExecute()用于开始后台任务前的UI准备。onProgressUpdate用于任务进行时的UI操作，onPostExecute用于任务完成后的UI操作。而doInBackground则用于后台任务的执行。
注意点：
1.AsyncTask的类必须在主线程中加载。
2.AsyncTask的对象必须在主线程中创建。
3.execute方法必须在UI线程中调用
4.不要在程序直接调用onPreExecute()、onProgressUpdate()、onPostExecute()和doInbackground()
5.AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法
6.在android3.0开始，execute()方法采用一个线程串行执行任务，而executeOnExecutor()方法可以并行执行任务。
下面结合源码，我们简单了解一下AsyncTask的原理。
我们首先看它的构造函数：
public AsyncTask() {
mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {
public Result call() throws Exception {
mTaskInvoked.set(true);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
//noinspection unchecked
Result result = doInBackground(mParams);
Binder.flushPendingCommands();
return postResult(result);
}
};
mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {
@Override
protected void done() {
try {
postResultIfNotInvoked(get());
} catch (InterruptedException e) {
android.util.Log.w(LOG_TAG, e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException("An error occurred while executing doInBackground()",
e.getCause());
} catch (CancellationException e) {
postResultIfNotInvoked(null);
}
}
};
}
这个构造函数将我们传入的Params和Result先封装成了一个WorkerRunnable，再将其传入FutureTask中。这边它返回的是postResult方法，查看这个方法
private Result postResult(Result result) {
@SuppressWarnings("unchecked")
Message message = getHandler().obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,
new AsyncTaskResult<Result>(this, result));
message.sendToTarget();
return result;
}
在这个方法里似乎调用了Handler，并发送了message。点开getHandler方法，最后追踪到InternalHandler类，正是它实现了执行环境从线程池到主线程的切换。，它的逻辑很常见，这边就不解释了。
private static class InternalHandler extends Handler {
public InternalHandler() {
super(Looper.getMainLooper());
}
@SuppressWarnings({"unchecked", "RawUseOfParameterizedType"})
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
AsyncTaskResult<?> result = (AsyncTaskResult<?>) msg.obj;
switch (msg.what) {
case MESSAGE_POST_RESULT:
// There is only one result
result.mTask.finish(result.mData[0]);
break;
case MESSAGE_POST_PROGRESS:
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
break;
}
}
}
获取这个Handler对象，这边有一个简单的同步。
private static Handler getHandler() {
synchronized (AsyncTask.class) {
if (sHandler == null) {
sHandler = new InternalHandler();
}
return sHandler;
}
}
前面我们通过构造函数了解了AsyncTask如何将Params和Result进行封装，如何利用Handler将执行环境从线程池切换到主线程中。接下来我们来具体看一下AsyncTask的调用过程。我们从execute()方法入手
可以看到这边注解了execute方法必须在主线程上调用，并且这个方法接着调用了executeOnExecutor方法，传入了sDefalutExecutor，这边我们首先得知道这个参数是什么，找到这个参数。
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
这个sDefalutExecutor是什么呢？查找SERIAL_EXECUTOR的初始化地方，我们看到了
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
下面我们就可以查看这个SerialExecutor线程池内部类。
public static final Executor SERIAL_EXECUTOR = new SerialExecutor();
private static volatile Executor sDefaultExecutor = SERIAL_EXECUTOR;
private static class SerialExecutor implements Executor {
final ArrayDeque<Runnable> mTasks = new ArrayDeque<Runnable>();
Runnable mActive; public synchronized void execute(final Runnable r) {
mTasks.offer(new Runnable() {
public void run() {
try {
r.run();
} finally {
scheduleNext();
}
}
});
if (mActive == null) {
scheduleNext();
}
} protected synchronized void scheduleNext() {
if ((mActive = mTasks.poll()) != null) {
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(mActive);
}
}
}
从SerialExecutor的实现可以分析AsyncTask的串行执行的过程。首先系统会把AsyncTask的Params参数封装为FutureTask对象，这个FutrueTask对象就被充当为Runnable叫给SerialExecutor的execute方法去处理。这个方法首先会把FutureTask对象插入到任务队列mTasks中，并对其进行一定程度的封装，在后面增加了scheduleNext()方法。注意这个时候它并没有进行任务的执行（可见SerialExecutor线程池并不是用来执行任务的，而是用来任务的排队的）如果这个时候没有处理活动状态的AsyncTask任务，会调用scheduleNext()方法，来执行下一个任务。
这边我们又看到一个线程池，THREAD_POOL_EXECUTOR，这个线程池才是真正用来执行任务的。
static {
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
CORE_POOL_SIZE, MAXIMUM_POOL_SIZE, KEEP_ALIVE_SECONDS, TimeUnit.SECONDS,
sPoolWorkQueue, sThreadFactory);
threadPoolExecutor.allowCoreThreadTimeOut(true);
THREAD_POOL_EXECUTOR = threadPoolExecutor;
}
接着我们回到executeOnExecutor，
@MainThread
public final AsyncTask<Params, Progress, Result> executeOnExecutor(Executor exec,
Params... params) {
if (mStatus != Status.PENDING) {
switch (mStatus) {
case RUNNING:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task is already running.");
case FINISHED:
throw new IllegalStateException("Cannot execute task:"
+ " the task has already been executed "
+ "(a task can be executed only once)");
}
} mStatus = Status.RUNNING; onPreExecute(); mWorker.mParams = params;
exec.execute(mFuture); return this;
}
不难发现上面进行了两个异常抛出，这就是我们先前提到的在execute方法只能执行一次。在executeOnExecutor方法中onPreExecute()方法最早被执行，而后再调用execute进入到我们先去讲到的SerialExecutor线程池进行任务的排队，最后进入任务执行的线程池进行任务的执行。
至此，大部分结构就算理清了。
七、总结
Android平台提供了上述诸多异步处理技术，我们在进行选择的时候需要根据就提的需要而定。
主要的参考点：
- 尽量少地占用系统资源，如cpu和内存
- 为应用提供更好的性能和响应度
- 实现和使用起来复杂度不高，结构清晰。
- 写出来的代码是否符合好的设计，是否容易理解和维护。