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Semelhante a 高效能執行緒
Semelhante a 高效能執行緒 (20)
高效能執行緒
- 1. 高效能執行緒 Rick。
- 3. 為什麼要使用執行緒 ?
- 4. 情境-早上10點排隊買早餐 A. 蛋餅*1000 奶茶*1000 B. 饅頭*1 豆漿*1 C. 油條*1 D.豆漿*1
- 5. 由於A買太多早餐, 導致B, C, D只能買午餐
- 6. 因此需要使用多執行緒(MultiThread) 在Java層級, 如果要使用一個Thread可以這樣寫。 public class MyTask implements Runnable{ public void run(){ //execute your task } }
- 7. public class Task1 implements Runnable{ public void run(){ //蛋餅*1000 奶茶*1000 } } public class Task2 implements Runnable{ public void run(){ //饅頭*1 豆漿*1 } } //C,D的執行緒 //... 你可以這樣 買早餐
- 9. 執行緒不安全 (Thread Unsafe) int mVar = 0; public class Task1 implements Runnable{ public void run(){ mVar++; } } public class Task2 implements Runnable{ public void run(){ mVar--; } }
- 10. 資料不一致 sharedVar處於競態條件(race condiction), 造成最終結果不一樣, 可能是 -1, 0 或1。 因此要建立一塊臨界區段(critical section)。
- 11. ❖Mutual Exclusion (互斥) ➢ 任何一個時間點，最多只允許一個Process進入它自已 的C.S. 內活動，不允許多個Process同時 進 入各自的C.S.內活動。 ❖Progress (行進) 須同時滿足下面2個要件： ➢ 1.不想進入C.S.的Process不可以阻礙其它Process進入C.S. (即： 不可參與進入C.S.之決策過程) ➢ 2.必須在有限的時間內，自那些想進入C.S.的Process之中，挑選 出一個Process進入C.S. ➢ (隱含：No Deadlock) ❖Bounded Waiting (有限等待) ➢ 自Process提出進入C.S.之申請，到它獲准進入C.S.之等待時間是有限的。 (隱含：No Starvation)
- 13. 物件如何交換資料? 產生某個類別的實體,當作參數傳遞給另一個實體引用 class A{ private String name; public String getName(){ return name; } public void setName(String name){ this.name = name; } } class B{ private A a; public B(A a){ this.a = a; } }
- 14. 又或者可以... 透過第三方協力實體, 兩個實體可透過它存取 class A{ private C c; public A(C c){ this.c = c; } } class B{ private C c; public B(C c){ this.c = c; } }
- 17. Android Thread Android一開始會建立一個Main Thread, 專門用來處理UI, 因此必須把處理非UI的任務, 丟到其他Thread去執行, 否則會造成UI Thread在循序處理時, 後面任務在等待前面任務完成才能繼續往下執行。
- 22. Handler Handler是Android特有的機制, 透過他可以跟Main Thread進行溝通。 new Thread(new Runnable() { public void run() { //這邊是背景thread在運作, 這邊可以處理比較長時間或大量的運算 ((Activity) mContext).runOnUiThread(new Runnable() { public void run() { //這邊是呼叫main thread handler幫我們處理UI部分 } }); } }).start(); view.post(new Runnable(){ public void run(){ //更新畫面 } }); new Handler(mContext.getMainLooper()).post(new Runnable(){ public void run(){ //處理少量資訊或UI } });
- 24. 實際上你可以自行定義Looper機制 new Thread(new Runnable() { public void run() { Log.e(TAG, "A"); Looper.prepare(); new Handler().post(new Runnable(){ @Override public void run() { Log.e(TAG, "B1"); } }); new Handler().post(new Runnable(){ @Override public void run() { Log.e(TAG, "B2"); Looper.myLooper().quit(); } }); 輸出為: ● A ● B1 ● B2 ● C ● D //接左邊 Looper.loop(); Log.e(TAG, "C"); ((Activity) mContext).runOnUiThread(new Runnable() { public void run() { Log.e(TAG, "D"); } }); } }).start();
- 25. HandlerThread Android實作了HandlerThread, 讓你輕鬆使用Looper機制。 HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("HandlerThread"); handlerThread.start(); Handler mHandler = new Hanlder(handlerThread.getLooper()){ public void handleMessage(Message msg){ super.handleMessage(msg); switch(msg.what){ case 1: Logger.e("message receive"); break; } } } handler.sendEmptyMessage(1); //或者 new Hanlder(handlerThread.getLooper()) .post(new Runnable(){ public void run(){ //長時間任務1 //長時間任務2 } });
- 26. HandlerThread優缺點 優點 HandlerThread範例 執行緒安全(循序執行) 實作簡單 程式碼乾淨 缺點 Task會blocking, Single Thread無法並行, 效率差。
- 27. 記憶體洩漏(Memory leaks) Dalvik VM是記憶體管理系統, 經常使用垃圾回收機制(Garbage Collection), 當一個物件不再使用, GC則會從Heap內將此物件移除回收, 如果該物件有被參照, 則將不會進行回收。 Thread如果沒寫好, 就很容易造成Memory leak。 可以透過LeakCanary這套工具來查看Memory leak。
- 28. 內部類別(Inner class)造成的Memory leak public class Outer{ private OtherClass other; //... public void sample(){ SampleThread sampleThread = new SampleThread(); sampleThread.start(); } private class SampleThread extends Thread{ public void run(){ Object sampleObject = new Object(); //long task } } }
- 29. 靜態內部類別(Static inner class) public class Outer{ private OtherClass other; //... public void sample(){ SampleThread sampleThread = new SampleThread(); sampleThread.start(); } private static class SampleThread extends Thread{ public void run(){ Object sampleObject = new Object(); //long task } } }
- 30. 將Runnable外包 可惜的是, 大多數程式設計師, 會將Runnable外包。 即便Thread是static, Runnable物件仍會參照到Outer物件, 造成memory leak。 public class Outer{ private Object o; public Outer(){ SampleThread sampleThread = new SampleThread(new Runnable(){ public void run(){ o = new Object(); while(true); } }); sampleThread.start(); } private static class SampleThread extends Thread{ public SampleThread(Runnable runnable){ super(runnable); } }
- 31. 事情沒有想像中簡單 在Android更多時候我們會這樣寫。 public class Outer{ Handler mHanlder = new Handler(){ public void handleMessage(Message msg){ //send message } }; public void doPost(){ mHanlder.post(new Runnable(){ public void run(){ //do long task } }); } } 如果有參照到Outer內的物件, 只要Thread還在執行, Outer物件就會memory leak。
- 32. 怎麼辦才好呢? 使用弱參考(Weak Reference)。 public class Outer{ private Object o; private MyHandler mHandler; public Outer(){ o = new Object(); mHandler = new MyHandler(this); mHandler.post(); } public Object getObj() { return o; } 如此一來, Outer物件一旦沒有參考, 則將被 視為可回收。 private static class MyHandler extends Handler { private final WeakReference<Outer> mOuter; public MyHandler(Outer outer){ mOuter = new WeakReference<Outer>(outer); } public void post(){ post(new Runnable() { public void run() { Outer out = (Outer) mOuter.get(); Object o = out.getObj(); while(true); } }); } } }
- 33. 減少memory leak方法 當Thread不再被使用, 請立刻終止它。 清除Message Queue Handler提供了一些方法可以清除message和callback removeCallback(Runnable r); removeMessage(int what); ...更多請參考 http://developer.android.com/reference/android/os/Handler.html
- 34. ThreadPool Java提供了ThreadPoolExecutor讓我們使用, 有幾個優點: Thread能保持存活, 等待新任務, 不會隨著任務建立再銷毀。 Thread Pool限制最大Thread數量, 避免系統浪費。 Thread的生命週期被Thread Pool控制。
- 35. ThreadPoolExecutor自行定義 ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor( int corePoolSize, int maxPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue );
- 36. 參數說明 core pool size(核心緩衝池數量): Thread數量不會低於這個數字。 maxumum pool size(最大緩衝池數量): Thread pool的Thread最大數量 可根據底層硬體來決定數量。 int N = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); keep-alive time(最大閒置時間): 超過閒置時間, 系統會回收core Thread數量以上的 Thread。 task queue type(任務佇列類型): 根據策略不同, 所用的演算法也會不同。
- 37. 內建Executor 固定尺寸執行器 : 固定大小。 Executors.newFixedThreadPool(2); 動態尺寸執行器 : 動態調整, 超過60秒沒做事就被刪掉。 Executors.newCachedThreadPool(); 單一執行緒執行器 : 就一個Thread, 後來的任務要排隊。 Executors.newSingleThreadExecutor();
- 38. Callable搭配Future ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); Future<Object> future = executor.submit(new Callable<Object>(){ public Object call() throws Exception{ Object obj = doLongTask(); return obj; } }); Object result = future.get(); 與Runnable不同的是Callable可以回傳結果, 透過blocking直到long task完成, 回傳物件。
- 39. InvokeAll與InvokeAny的操作 Executor提供同時多個Thread並行的操作。 InvokeAll : 同時並行多個Thread, 並且透過blocking來取回每一個Task的結果。 InvokeAny: 同時並行多個Thread, 只要有一個回傳成功, 則終止剩下的Task。 範例
- 42. 如何使用Asynctask ? class MyTask extends AsyncTask<Params, Progress, Result>{ protected void onPreExecute(){ // in main thread } protected Result doInBackground(Params... params){ // in background thread } protected void onProgressUpdate(Progress... progress){ // in main thread } //接右邊 protected void onPostExecute(Result result){ // in main thread } protected void onCancelled(Result result){ // in main thread } } 範例-如何使用AsyncTask-實作
- 43. 參數解說 Params 輸入背景任務的資料。 Progress 由Background Thread跟UI Thread報告進度。 如果要跟UI Thread報告進度, 則可呼叫publishProgress方法。 Result 由Background Thread跟UI Thread報告結果。
- 44. AsyncTask的狀態 PENDING : 實體化但未執行execute RUNNING : execute已經呼叫。 FINISHED : onPostExecute或onCancelled已經被呼叫。 以上三個狀態都是不可逆的, 一旦進入了RUNNING狀態, 就無法再啟動新的執行, 必須重新產生新的實體。 可透過AsyncTask.getStatus()取得狀態資訊。
- 45. 使用注意事項 AsyncTask跟Thread行為一樣, 執行過後就不能再用了。 而onPostExecute跟onCancelled只會執行其中一個。 必須在UI Thread上執行AsyncTask, 否則Callback將沒作用。 內部有一個全域的ThreadPool, 一旦任務超過核心數, 則將會排入Queue內, 造成後面 任務blocking。 AsyncTask有兩種執行方式: 循序執行(SERIAL_EXECUTOR) 以及 同步進行(THREAD_POOL_EXECUTOR)
- 46. AsyncTask執行順序 根據版本不同, 執行順序也不一樣。 API Level execute executeOnExecutor 1 - 3 循序 無 4 - 10 並行 無 11 - 12 並行 循序/並行(可自訂) 13 + 循序 循序/並行(可自訂)
- 47. AsyncTask自訂Executor AsyncTask允許你自訂執行器, 可參考前面所講的內建執行器 //循序 executeOnExecutor(AsyncTask.SERIAL_EXECUTOR, Object... objs); //並行 executeOnExecutor(AsyncTask.THREAD_POOL_EXECUTOR, Object... objs); //自訂 executeOnExecutor(CustomExecutor, Object... objs); 如何使用AsyncTask-自訂執行器
- 48. AsyncTask使用情境 以下兩種狀況不適合使用AsyncTask 不使用任何參數執行任務(AsyncTask<Void, Void, Void> 沒有使用參數, 背景執行緒無法跟UI執行緒溝通, 沒有任何回傳結果。 只實做doInBackground 沒有提供報告進度或結果, 就只是個背景任務。 如果有以上的情況, 請洽Thread或HandlerThread, 謝謝。
- 49. AsyncTask特殊情況 AsyncTask內塞入有Looper的Thread, 也無法傳遞訊息給該執行緒。 如有上述情況, 要注意不能任意更改該Thread的Looper, 否則會很不方便阻塞其他 Thread, 如果更換Looper也會跳出RuntimeException, 真的要用Looper還是乖乖使用 HandlerThread吧! AsyncTask塞入Runnable, 這樣只是把AsyncTask當普通的Thread在使用, 優點: 如果AsyncTask內部已經存在Thread, 則會讓資源有效利用。 缺點: AsyncTask是全域環境則會干擾其他Thread運作。
- 50. 行程(Process)的生命週期 根據官網所提供的資訊, Android在運行多個行程, 會將行程區分成五種等級, 依據等 級來判斷該行程是否可進行回收。 Foreground Process Visible Process Service Process Background Process Empty Process
- 52. Visible Process ! 某Activity進入了onPause, 但是User仍看的到(Dialog)。 綁定某個Visible Activity的service。
- 54. Background Process ! Activity進入onStop, 且已經不可見 系統會根據LRU演算法, 對Background Process進行回收。
- 56. Service 為什麼要使用Service? 將元件的生命週期跟Thread的生命週期分開(避免前述Thread參考到元件, 在Thread 結束前無法釋放物件導致Memory leak) 當一個Process內只剩下Thread在執行, 避免Process被系統意外回收, 導致Thread被 提前結束
- 58. Service分成兩種形式 被啟動的Service(範例) 由第一個元件啟動請求建立, 第一個元件停止請求銷毀。 被聯繫的Service(範例) 第一個元件Bind, 該Service此時被建立, 直到所有元件Unbind才銷毀。
- 59. 啟動(Start)的Service public class ServiceDemo extends Service { @Override public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { return super.onStartCommand(intent, flags, startId); } @Override public IBinder onBind(Intent intent) { return null; } } 啟動的service非常簡單, 只要覆寫onBind並且回傳null, 接著再多覆寫 onStartCommand, 將Thread寫進此方法即可。 透過startService以及stopService控制啟動即結束, 也可以透過Service.stopSelf自行結束。
- 60. Service的重啟 有時候在系統記憶體吃緊的時候, 會將系統某些Service收起來, 這時候有幾個參數可 以讓系統替你重新啟動Service。 START_STICKY : Service被殺掉, 系統會重啟, 但是Intent會是null。 START_NOT_STICKY : Service被系統殺掉, 不會重啟。 START_REDELIVER_INTENT : Service被系統殺掉, 重啟且Intent會重傳。
- 61. 連繫(Bound)的Service(一) private LoaclServiceConnection mLoaclServiceConnection = new LoaclServiceConnection(); public class ServiceDemo extends Service { private MyBinder mBinder = new MyBinder(); private class MyBinder extends Binder{ public ServiceDemo getService(){ return ServiceDemo.this; } } public IBinder onBind(Intent intent) { return mBinder; } @Override public boolean onUnbind(Intent intent) { return super.onUnbind(intent); } }
- 62. 連繫(Bound)的Service(二) private class LoaclServiceConnection implements ServiceConnection{ @Override public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { //透過Binder調用Service內的方法 } @Override public void onServiceDisconnected(ComponentName name) { //service 物件設為null } } public class MainActivity extends Activity { protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { bindService(new Intent(this, ServiceDemo.class), mLoaclServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE); } }
- 63. IntentService 如果你需要Service循序執行任務, 可以透過IntentService來完成, 背景是透過一個 HandlerThread來進行排程。 public class IntentServiceDemo extends IntentService { public IntentServiceDemo(String name) { super(name); } @Override protected void onHandleIntent(Intent intent) { //背景執行緒 } } 不需要使用的時候, 系統會自動幫你回收。 範例
- 64. IntentService vs. Service Service 由Client端控制 : User自行控制啟動跟結束 並行任務執行 : 啟動多個Thread 循序且可以重新安排的任務 : 任務可以被賦予優先權 e.g. 音樂服務 IntentService 循序執行
- 66. Binder示意圖
- 67. AIDL(Android Interface Definition Language) AIDL(Android介面定義語言): 當行程想開放功能性給其他行程時, 可透過AIDL來進 行定義, 編譯後會產生支援行程間溝通(IPC, Interprocess communication)的java檔 案。
- 68. 同步RPC(Remote Procedure Call) 如果你在aidl內定義 interface IMyAidlInterface { String getThreadName(); } server端以實作方式實現 private IMyAidlInterface.Stub mBinder = new IMyAidlInterface.Stub(){ @Override public String getThreadName() throws RemoteException { return MyActivity.class.getName(); } };
- 69. AIDL客戶端接收 AIDL客戶端接收 try { IMyAidlInterface mIMyAidlInterface = IMyAidlInterface.Stub.asInterface(binder); String threadName = mIMyAidlInterface.getThreadName(); } catch (RemoteException e) { e.printStackTrace(); } 優點: 單純、好實做、執行緒安全 缺點: 用戶端會被Blocking
- 71. Server端 定義AIDL import personal.givemepass.myapplication.IMyAidlInterfaceCallback; interface IMyAidlInterface { oneway void getThreadName(IMyAidlInterfaceCallback callback); } 實做Server端 private final IMyAidlInterface.Stub server = new IMyAidlInterface.Stub(){ @Override public void getThreadName(IMyAidlInterfaceCallback callback) throws RemoteException { String name = "aaa"; callback.handleMessage(name); } };
- 72. Client端RPC 定義AIDL interface IMyAidlInterfaceCallback { void handleMessage(String name); } 實做Client端 private IMyAidlInterfaceCallback.Stub mClient = new IMyAidlInterfaceCallback.Stub(){ @Override public void handleMessage(String name) throws RemoteException { //client 接收 } };
- 73. Messenger Messenger是Android提供處理IPC最簡單的方式, 實際上它底層也是以AIDL為架構, 透過Messenger會在內部使用Handler將任務排列到Thread的Message Queue執行, 是屬於執行緒安全的機制, 也可以透過Message來進行雙向溝通。 範例
- 74. Messenger 架構
- 75. Binder vs. AIDL vs. Messenger Binder主要是Android為了IPC而開發出來的。 AIDL跟Messenger最終還是會透過Binder進行IPC。 如果想要同時執行多個執行緒, 那麼AIDL是比較適合的。 如果只是想要傳遞訊息, 並且實做簡單並且執行緒安全, 則可以採用Messenger。
- 76. Q & A