Android多线程的四种方式：Handler、AsyncTask、ThreadPoolExector、IntentService

1.Handler(适用于多个异步任务的更新UI)

        采用生产者-消费者模型，Handler就是生产者，通过他可以生产需要执行的任务，Looper就是消费者，不断从MessageQueue中取出message进行消费。

     异步通信机制，将工作线程中需更新UI的操作信息 传递到 UI主线程，从而实现 工作线程对UI的更新处理，最终实现异步消息的处理。Handler不仅仅能将子线程的数据传递给主线程，它能实现任意两个线程的数据传递。

（1）Message

    Message 可以在线程之间传递消息。可以在它的内部携带少量数据，用于在不同线程之间进行数据交换。除了 what 字段，还可以使用 arg1 和 arg2 来携带整型数据，使用 obj 来携带 Object 数据。

（2） Handler

    Handler 作为处理中心，用于发送（sendMessage 系列方法）与处理消息（handleMessage 方法）。

（3） MessageQueue

    MessageQueue 用于存放所有通过 Handler 发送的消息。这部分消息会一直存放在消息队列中，直到被处理。每个线程中只会有一个 MessageQueue 对象

（4） Looper

    Looper 用于管理 MessageQueue 队列，Looper对象通过loop()方法开启了一个死循环——for (;;)｛｝，不断地从looper内的MessageQueue中取出Message，并传递到 Handler 的 handleMessage() 方法中。每个线程中只会有一个 Looper 对象。

1.1 入队过程

（1）Handler对外提供了两种方式，post和sendMessage以及这两种方法对应的Delayed方法，

无论是post还是sendMessage都会调用sendMessageDelayed

而post是通过getPostMessage(r)将Runnable包装成一个Message对象

这个包装出来的 Message 将 callback 设置为了对应的 Runnable。

public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);
}

public final boolean sendMessage(@NonNull Message msg) {
    return sendMessageDelayed(msg, 0);
}

private static Message getPostMessage(Runnable r) {
    Message m = Message.obtain();
    m.callback = r;
    return m;
}

 （2）sendMessageDelayed中，调用sendMessageAtTime，

根据的时间是：

SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis

指系统从开机到现在的时间，是一个相对时间。

public final boolean sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
{
    if (delayMillis < 0) {
        delayMillis = 0;
    }
    return sendMessageAtTime(msg, SystemClock.uptimeMillis() + delayMillis);
}

public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis) {
    MessageQueue queue = mQueue;
    if (queue == null) {
        RuntimeException e = new RuntimeException(
                this + " sendMessageAtTime() called with no mQueue");
        Log.w("Looper", e.getMessage(), e);
        return false;
    }
    return enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis) {
    msg.target = this;
    if (mAsynchronous) {
        msg.setAsynchronous(true);
    }
    return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
}

（3）通过mQueue（mQueue 是在Handler构造函数中通过looper拿到的，mQueue = looper.mQueue;）拿到MessageQueue对象，然后调用enqueueMessage。

最后实际上是调用到了 MessageQueue 的 enqueueMessage 方法将这个消息传

入了 MessageQueue。

（4）以单链表的结构将Message入队

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {

        ......

        synchronized (this) {
            
            ......

            if (p == null || when == 0 || when < p.when) {
                // New head, wake up the event queue if blocked.
                msg.next = p;
                mMessages = msg;
                needWake = mBlocked;
            } else {
                
                ......

                
            }

            // We can assume mPtr != 0 because mQuitting is false.
            if (needWake) {
                nativeWake(mPtr);
            }
        }
        return true;
    }

 1.2 出队

使用空的 for 循环不断消费消息，通过Message的target发送到正确的线程和Handler

Message next() {
    ......
    for (;;) {
       ......

       nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);

       synchronized (this) {
           // Got a message.
           mBlocked = false;
           if (prevMsg != null) {
               prevMsg.next = msg.next;
            } else {
               mMessages = msg.next;
            }
            msg.next = null;
            if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
            msg.markInUse();
            return msg;
        }
        ......
    }
      
}

 1.3 Looper休眠机制

Looper不会一直消耗系统资，当Looper的MessageQueue中没有消息时，或者定时消息没到执行时间时，当前持有Looper的线程就会进入阻塞状态。

阻塞实现：

在消息出队的时候——enqueueMessage

Binder.flushPendingCommands();——进入阻塞之前跟内核线程发送消息，防止长时间持有某个对象

nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);——阻塞当前线程，进入休眠

唤醒：

在消息入队的时候——next

nativeWake(mPtr)——唤醒线程

1.4 两个子线程使用Handler通信

在UI线程创建的Handler默认可以使用looper，不需要调用Looper.parper。

两个子线程通信步骤：

1.在子线程A手动开启Looper.prepare()

2.在子线程A创建Handler

3.在子线程A手动开启循环Looper.loop()

4.在另一个线程使用这个Handler对象发送消息

Thread threadA  = new Thread(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
        Looper.prepare();
        testHandler = new TestHandler(MainActivity.this);
        Looper.loop();
      }
});
threadA.start();

Thread threadB  = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        Message message = new Message();
        message.what = HANDLER_MESSAGE_TYPE1;
        message.obj = "hello";
        testHandler.sendMessage(message);
        }
});
threadB.start();

/**
 * 静态内部类Handler
 */
private static class TestHandler extends Handler {
    private final WeakReference mActivity;

    public TestHandler(MainActivity activity) {
        this.mActivity = new WeakReference<>(activity);
    }

    @Override
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
        MainActivity activity = mActivity.get();
        if (activity!=null) {
            switch (msg.what) {
                case HANDLER_MESSAGE_TYPE1:
                    Toast.makeText(activity, msg.obj.toString(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    }
}

2.AsyncTask(适用于单个异步任务的处理)

    AsyncTask 是一种轻量级的任务异步类，可以在后台子线程执行任务，且将执行进度及执行结果传递给 UI 线程。

（1）onPreExecute()

    在 UI 线程上工作，在任务执行 doInBackground() 之前调用。此步骤通常用于设置任务，例如在用户界面中显示进度条。

（2）doInBackground(Params... params)

    在子线程中工作，在 onPreExecute() 方法结束后执行，这一步被用于在后台执行长时间的任务，Params 参数通过 execute(Params) 方法被传递到此方法中。任务执行结束后，将结果传递给 onPostExecute(Result) 方法，同时我们可以通过 publishProgress(Progress) 方法，将执行进度发送给 onProgressUpdate(Progress) 方法。

（3）onProgressUpdate(Progress... values)

    在 UI 线程上工作，会在 doInBackground() 中调用 publishProgress(Progress) 方法后执行，此方法用于在后台计算仍在执行时(也就是 doInBackgound() 还在执行时)将计算执行进度通过 UI 显示出来。例如，可以通过动画进度条或显示文本字段中的日志，从而方便用户知道后台任务执行的进度。

（4）onPostExecute(Result result)

    在 UI 线程上工作，在任务执行完毕（即 doInBackground(Result) 执行完毕）并将执行结果传过来的时候工作。

使用规则：

（1）AsyncTask 是个抽象类，所以要创建它的子类实现抽象方法

（1）AsyncTask 类必须是在 UI 线程中被加载，但在Android 4.1（API 16）开始，就能被自动加载完成。

（2）AsyncTask 类的实例对象必须在 UI 线程中被创建。

（3）execute() 方法必须是在 UI 线程中被调用。

（4）不要手动调用方法 onPreExecute()、onPostExecute()、doInBackground()、onProgressUpdate()

（5）任务只能执行一次(如果尝试第二次执行，将抛出异常)。即一个AsyncTask对象只能调用一次execute()方法。

原理：

          其源码中原理还是 Thread 与 Handler 的实现，其包含 两个线程池，一个 Handler，如下所示：

名称	类型	作用
SERIAL_EXECUTOR	线程池	分发任务，串行分发，一次只分发一个任务
THREAD_POOL_EXECUTOR	线程池	执行任务，并行执行，执行的任务由 SERIAL_EXECUTOR 分发
InternalHandler	Handler	负责子线程与主线程的沟通，通知主线程做 UI 工作

3.ThreadPoolExector(适用于批处理任务)

    一方面减少了每个并行任务独自建立线程的开销，另一方面可以管理多个并发线程的公共资源，从而提高了多线程的效率。所以ThreadPoolExecutor比较适合一组任务的执行。Executors利用工厂模式对ThreadPoolExecutor进行了封装。

Executors提供了四种创建ExecutorService的方法，他们的使用场景如下：

1. Executors.newFixedThreadPool()

    创建一个定长的线程池，每提交一个任务就创建一个线程，直到达到池的最大长度，这时线程池会保持长度不再变化。

当线程处于空闲状态时，它们并不会被回收，除非线程池被关闭。当所有的线程都处于活动状态时，新任务都会处于等待状态，直到有线程空闲出来。

只有核心线程并且不会被回收，能够更加快速的响应外界的请求。

2. Executors.newCachedThreadPool()

    创建一个可缓存的线程池，如果当前线程池的长度超过了处理的需要时，它可以灵活的回收空闲的线程，当需要增加时，它可以灵活的添加新的线程，而不会对池的长度作任何限制

    线程数量不定的线程池，只有非核心线程，最大线程数为 Integer.MAX_VALUE。当线程池中的线程都处于活动状态时，线程池会创建新的线程来处理新任务，否则利用空闲的线程来处理新任务。线程池中的空闲线程具有超时机制，为 60s。

    任务队列相当于一个空集合，导致任何任务都会立即被执行，适合执行大量耗时较少的任务。当整个线程池都处于限制状态时，线程池中的线程都会超时而被停止。

3. Executors.newScheduledThreadPool()

    创建一个定长的线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行，类似于Timer。

    非核心线程数没有限制，并且非核心线程闲置的时候立即回收，主要用于执行定时任务和具有固定周期的重复任务。

4. Executors.newSingleThreadExecutor()

    创建一个单线程化的executor，它只创建唯一的worker线程来执行任务

    只有一个核心线程，保证所有的任务都在一个线程中顺序执行，意义在于不需要处理线程同步的问题。

4. IntentService（适用于一个可以处理异步任务的简单Service）

    一般用于执行后台耗时任务，当任务执行完成会自动停止；同时由于它是一个服务，优先级要远远高于线程，更不容易被系统杀死，因此比较适合执行一些高优先级的后台任务。

    使用步骤：创建IntentService的子类，重写onHandleIntent方法，在onHandleIntent中执行耗时任务

    原理：在源码实现上，IntentService封装了HandlerThread和Handler。onHandleIntent方法结束后会调用IntentService的stopSelf(int startId)方法尝试停止服务。

    IntentService的内部是通过消息的方式请求HandlerThread执行任务，HandlerThread内部又是一种使用Handler的Thread，这就意味着IntentService和Looper一样是顺序执行后台任务的

（HandlerThread：封装了Handler + ThreadHandlerThread适合在有需要一个工作线程（非UI线程）+任务的等待队列的形式，优点是不会有堵塞，减少了对性能的消耗，缺点是不能同时进行多个任务的处理，需要等待进行处理。处理效率低，可以当成一个轻量级的线程池来用）