Android线程池的详细说明（一）
Android中，系统为我们提供了4种标准线程池:
- FixedThreadPool
- SingleThreadExecutor
- CachedThreadPool
- ScheduledThreadPool
但是，需求是无止境的，我们总是会有一些需求，4种线程池都不能非常完美的满足到。所以，我们需要自己配置线程池。不难发现，4个标准线程池都是由ThreadPoolExecutor配置不同的参数生成的，所以我们通过阅读一下ThreadPoolExecutor的源码来学习如何建立自己的线程池。
有意思的是，ThreadPoolExecutor类代码总共2000行，注释就占了大概有1000行。因此，我们只需要认真地阅读它的注释，就可以慢慢了解它的工作原理。
我们知道创建和销毁线程的实例都是代价比较大的操作。当我们开发中，需要执行大量后台任务是，我们需要大量的线程。此时，为了尽可能的减少开销，我们尝试将使用过的线程不再销毁而是停掉它保存在内存中，等到其他任务需要使用后台线程时，再将它拿出来用，这样就避免了一部分的线程的创建和销毁的过程，这就需要用到线程池。
为了弄懂Android为我们提供的4种标准线程池在使用上有什么区别，我们首先要理清几个概念：
核心线程数和最大线程数
在线程池中，corePoolSize,maximumPoolSize,工作队列的长度共同决定了：
- 当我有一个新任务时，如果工作中的线程，少于核心线程(corePoolSize)。无论有没有闲置的线程都会创建一个线程在处理请求。
- 当我有一个新任务时，如果工作中的线程，大于等于核心线程(corePoolSize)，且小于最大线程(maximumPoolSize)，且工作队列未满，则提交任务到工作队列等待。
- 当我有一个新任务时，如果工作中的线程，大于等于核心线程(corePoolSize)，且小于最大线程(maximumPoolSize)，且工作队列已满，则开启非核心线程
- 当我有一个新任务时，如果工作中的线程，大于等于最大线程(maximumPoolSize)时，则拒绝线程请求。
这里可能比较难理解，我们用一个现实生活中的场景来比喻一下。比如我们去银行取钱，银行一开始最多只会开4个核心柜台，即核心线程数。即使柜台闲着了，也不会关掉。 当需要取钱的人数，超过4人时，就需要开始排队了(即工作队列)。如果人数再增多，队伍都排满了，银行会打开临时柜台(非核心线程)。临时柜台与核心柜台不同，如果没人排队了，就会关掉。但是临时柜台也是有限的，如果超过临时柜台的上限(maximumPoolSize)，银行就会关门了(拒绝线程请求)。
默认情况下，核心线程只有在有新任务来时，才会被创建出来。但我们也可以重写prestartCoreThread和prestartAllCoreThreads。比如，如果希望在创建线程池时就把所有的线程创建好，那就需要重写这两个方法了。
创建新的线程
创建新线程，使用ThreadFactory方法。如果没有特指，ThreadPoolExecutor 会使用defaultThreadFactory()。用这个方法创建的线程，所有的线程会处在相同的ThreadGroup中，并且拥有相同的线程优先级NORM_PRIORITY和相同的线程状态——非守护状态。
通过应用不同的的ThreadFactory，你可以自定义线程的名字、线程组、守护状态等等。如果ThreadFactory创建线程失败返回了null,executor将会持续，但是可能不会再执行任何线程。
Keep-alive times
如果线程池中含有数量超过核心线程数(corePoolSize)的线程，多余的线程如果空闲时间超过了Keep-alive times就会被终止掉。
BlockingQueue
在线程池中BlockingQueue有三种排队策略。
直接切换
一种好的默认选择SynchronousQueue将任务交给线程，但是不保留它们。也就是说，如果核心线程数(corePoolSize)已满，则不会在队列中等待，会直接开新的临时线程。这个策略的好处是，不会引起互锁。直接切换，需要没有边界的最大线程数去避免新线程的创建。这也反过来承认了，如果任务的到达速度超过了它的处理速度，临时线程的数量可能会无限增长。
无边界队列（LinkedBlockingQueue）
用无边界队列，当核心线程被占满时，任务一定会在队列中进行排队。因此，不会有额外的线程创建。这个适用于线程之间互不影响，互相没有依赖的情况。例如Web页的服务器中。这种方式可以处理瞬态突发请求。同时，这个也会出现任务的到达速度超过了它的处理速度的情况，这个队列的长度可能会无限增长。
有边界队列（ArrayBlockingQueue）
有边界的队列在我们使用有限的最大线程数时，可以帮助我们避免资源的浪费，但是这也表示，它非常难以协调和控制。队列的长度和最大线程的数量可以互相交换：用大的队列长度，小的最大线程数，可以减少CPU使用、系统资源消耗和上下文切换开销，但这会导致人为的低效率。如果任务频繁阻塞，系统可能能够为更多的任务安排时间，除非你允许。如果用较小的队列长度，通常就需要较大的最大线程数。这样做，可以保持CPU更忙碌，但同时，这也会遇到不可接受的调度，而造成额外的线程开销。因此也有可能降低效率。
拒绝任务
当新任务用execute提交时，可能会被拒绝。被拒绝有以下几种情况：
-
Executor已经被关闭 -
Executor使用了有限的等待队列与最大线程数，并且它们饱和了
在这些情况下，RejectedExecutionHandler.rejectedExecution(Runnable, ThreadPoolExecutor)会被调起。这里Android提供了4种预定义的拒绝策略。
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy
这个是默认策略，它会抛出一个异常RejectedExecutionException
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy
这个策略会让调用execute的线程自己执行这个任务。这提供了一种简单的反馈控制机制，其将降低提交新任务的速率。 我们可以看一下它的源码，非常简单：
public static class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {
/**
* Creates a {@code CallerRunsPolicy}.
*/
public CallerRunsPolicy() { }
/**
* Executes task r in the caller's thread, unless the executor
* has been shut down, in which case the task is discarded.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
r.run();
}
}
}ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy
这个策略会将不能执行的任务，简单地抛弃。 源码中就是什么也不做：
public static class DiscardPolicy implements RejectedExecutionHandler {
/**
* Creates a {@code DiscardPolicy}.
*/
public DiscardPolicy() { }
/**
* Does nothing, which has the effect of discarding task r.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
}
}ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy
这个策略如果线程池没有关闭，线程池会丢掉队列头部的元素。然后任务再次请求。如果还不行，再丢掉头部，也就是说，这个过程会重复直到成功为止。
public static class DiscardOldestPolicy implements RejectedExecutionHandler {
/**
* Creates a {@code DiscardOldestPolicy} for the given executor.
*/
public DiscardOldestPolicy() { }
/**
* Obtains and ignores the next task that the executor
* would otherwise execute, if one is immediately available,
* and then retries execution of task r, unless the executor
* is shut down, in which case task r is instead discarded.
*
* @param r the runnable task requested to be executed
* @param e the executor attempting to execute this task
*/
public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {
if (!e.isShutdown()) {
e.getQueue().poll();
e.execute(r);
}
}
}同时， 我们也可以去使用自定义的RejectedExecutionHandler。如果拒绝策略被设定在只在特定容量和排队策略下生效，需要开发者格外谨慎。
钩子(Hook methods)
这个类提供了可以重写的方法
beforeExecute,afterExecute会在每个任务的调用前和调用后进行调用。这个方法可以控制任务的执行环境。比如，重新初始化ThreadLocals，收集统计信息，或是添加Log信息。此外，terminated可以被重写，在线程池完全终止时执行一些特殊操作。
如果钩子或回调方法抛出异常，内部工作线程可能反过来失败并突然终止。
队列维护
getQueue方法可以用于访问工作中的等待队列，用于监听和调试。除此之外，为别的目的使用这个方法强烈不推荐。当有大量排队的任务将要被取消时，remove(Runnable )和purge两个方法可用于协助回收储存。
最终
一个线程池，如果不再被引用，且其中没有其他线程，将会被自动关闭。如果你想确保，即使用户没有调用shutdown未被引用的线程池依然能正确地关闭，那么，你必须安排那些没有用过的最终会被关闭。为了达到这个目的，你可以设置一个大概的keep-alive时间，用下限为0的核心线程数，或者设置allowCoreThreadTimeOut，允许核心线程会终止。
扩展实例
大部分关于ThreadPoolExecutor的实例重写了一个或多个方法。比如，这里有一个小例子添加了简单的暂停和继续功能。
class PausableThreadPoolExecutor extends ThreadPoolExecutor {
private boolean isPaused;
private ReentrantLock pauseLock = new ReentrantLock();
private Condition unpaused = pauseLock.newCondition();
public PausableThreadPoolExecutor(...) { super(...); }
protected void beforeExecute(Thread t, Runnable r) {
super.beforeExecute(t, r);
pauseLock.lock();
try {
while (isPaused) unpaused.await();
} catch (InterruptedException ie) {
t.interrupt();
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
public void pause() {
pauseLock.lock();
try {
isPaused = true;
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
public void resume() {
pauseLock.lock();
try {
isPaused = false;
unpaused.signalAll();
} finally {
pauseLock.unlock();
}
}
}
}上面的代码可以看到，我们用一个Condition unpaused在调用pause方法后让线程进入闲置状态。调用resume方法时让线程再次被唤醒。我们可以看到，所有方法在进入时都有加锁，那么beforeExecute被锁定后，resume方法如何调用成功的呢？
这里需要补充一些知识。ReetrantLock的锁，在Conditon调用了await()后，就不再持有锁了。任何线程都可以进入。所以我们在这里调resume时再次加锁，ReetranlLock的锁会+1。
以上，谢谢阅读。