「Android」Bolts-更简单的完成线程调度和任务管理
Kefui336nk
7年前
<p>使用 Bolts 可以将一个完整的操作拆分成多个子任务，这些子任务可以自由的拆分、组合和替换，每个任务作为整个任务链的一环可以运行在指定线程中，同时既能从上行任务中获取任务结果，又可以向下行任务发布当前任务的结果，而不必考虑线程之间的交互。</p> <p><a href="/misc/goto?guid=4958826464639962931" rel="nofollow,noindex">Bolts-Android Bolts 在 Android 下的实现</a> <a href="/misc/goto?guid=4959755492429548574" rel="nofollow,noindex">Bolts-ObjC Bolts 在 OC 下的实现</a> <a href="/misc/goto?guid=4959730592198058087" rel="nofollow,noindex">Bolts-Swift Bolts 在 Swift 下的实现</a></p> <h2>前言</h2> <p>一个关于线程调度的简单需求，在子线程从网络下载图片，并返回下载的图片，在主线程使用该图片更新到 UI，同时返回当前 UI 的状态 json，在子线程将 json 数据保存到本地文件，完成后在主线程弹出提示，这中间涉及到了 4 次线程切换，同时后面的任务需要前面任务完成后的返回值作为参数。</p> <p>使用 Thread + Handler 实现，线程调度很不灵活，代码可读性差，不美观，扩展性差，错误处理异常麻烦。</p> <pre> <code class="language-java">String url = "http://www.baidu.com"; Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()); new Thread(() -> { // 下载 Bitmap bitmap = downloadBitmap(url); handler.post(() -> { // 更新 UI String json = updateUI(bitmap); new Thread(() -> { // 向存储写入UI状态 saveUIState(json); // 保存成功后，提示 handler.post(() -> toastMsg("save finish.")); }).start(); }); }).start();</code></pre> <p>使用 RxJava 实现，线程调度非常灵活，链式调用，代码清晰，扩展性好，有统一的异常处理机制，不过 Rx 是一个很强大的库，如果只用来做线程调度的话， Rx 就显得有点太重了。</p> <pre> <code class="language-java">Observable.just(URL) // 下载 .map(this::downloadBitmap) .subscribeOn(Schedulers.newThread()) // 更新UI .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .map(this::updateUI) // 存储 UI 状态 .observeOn(Schedulers.io()) .map(this::saveUIState) // 显示提示 .observeOn(AndroidSchedulers.mainThread()) .subscribe(rst -> toastMsg("save to " + rst), // handle error Throwable::printStackTrace);</code></pre> <p>使用 bolts 实现，线程调度灵活，链式调用，代码清晰，具有良好的扩展性，具有统一的异常处理机制，虽然没有 Rx 那么丰富的操作符，但是胜在类库非常非常小，只有 38 KB。</p> <pre> <code class="language-java">Task .forResult(URL) // 下载 .onSuccess(task -> downloadBitmap(task.getResult()), Task.BACKGROUND_EXECUTOR) // 更新UI .onSuccess(task -> updateUI(task.getResult()), Task.UI_THREAD_EXECUTOR) // 存储UI状态 .onSuccess(task -> saveUIState(task.getResult()), Task.BACKGROUND_EXECUTOR) // 提示 .onSuccess(task -> toastMsg("save to " + task.getResult()), Task.UI_THREAD_EXECUT // handle error .continueWith(task -> { if (task.isFaulted()) { task.getError().printStackTrace(); return false; } return true; });</code></pre> <h2>线程调度器</h2> <p>共有 4 种类型执行线程，将任务分发到指定线程执行，分别是</p> <ol> <li> <p>backgroud - 后台线程池，可以并发执行任务。</p> </li> <li> <p>scheduled - 单线程池，只有一个线程，主要用来执行 delay 操作。</p> </li> <li> <p>immediate - 即时线程，如果线程调用栈小于 15，则在当前线程执行，否则代理给 background 。</p> </li> <li> <p>uiThread - 针对 Android 设计，使用 Handler 发送到主线程执行。</p> </li> </ol> <h3>backgroud</h3> <p>主要用来在后台并发执行多任务</p> <pre> <code class="language-java">public static final ExecutorService BACKGROUND_EXECUTOR = BoltsExecutors.background();</code></pre> <p>在 Android 平台下根据 CPU 核数创建线程池，其他情况下，创建缓存线程池。</p> <pre> <code class="language-java">background = !isAndroidRuntime() ? java.util.concurrent.Executors.newCachedThreadPool() : AndroidExecutors.newCachedThreadPool();</code></pre> <h3>scheduled</h3> <p>主要用于任务之间做 delay 操作，并不实际执行任务。</p> <pre> <code class="language-java">scheduled = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();</code></pre> <h3>immediate</h3> <p>主要用来简化那些不指定运行线程的方法，默认在当前线程去执行任务，使用 ThreadLocal 保存每个线程调用栈的深度，如果深度不超过 15，则在当前线程执行，否则代理给 backgroud 执行。</p> <pre> <code class="language-java">private static final Executor IMMEDIATE_EXECUTOR = BoltsExecutors.immediate(); // 关键方法 @Override public void execute(Runnable command) { int depth = incrementDepth(); try { if (depth <= MAX_DEPTH) { command.run(); } else { BoltsExecutors.background().execute(command) } } finally { decrementDepth(); } }</code></pre> <h3>uiThread</h3> <p>为 Android 专门设计，在主线程执行任务。</p> <pre> <code class="language-java">public static final Executor UI_THREAD_EXECUTOR = AndroidExecutors.uiThread();</code></pre> <pre> <code class="language-java">private static class UIThreadExecutor implements Executor { @Override public void execute(Runnable command) { new Handler(Looper.getMainLooper()).post(command); } }</code></pre> <h2>核心类</h2> <p>Task ，最核心的类，每个子任务都是一个 Task ，它们负责自己需要执行的任务。每个 Task 具有 3 种状态 Result 、 Error 和 Cancel ，分别代表成功、异常和取消。</p> <p>Continuation ，是一个接口，它就像链接子任务每一环的锁扣，把一个个独立的任务链接在一起。</p> <p>通过 Task - Continuation - Task - Continuation ... 的形式组成完整的任务链，顺序在各自线程执行。</p> <h2>创建 Task</h2> <p>根据 Task 的 3 种状态，创建简单的 Task ，会复用已有的任务对象</p> <pre> <code class="language-java">public static <TResult> Task<TResult> forResult(TResult value) public static <TResult> Task<TResult> forError(Exception error) public static <TResult> Task<TResult> cancelled()</code></pre> <p>使用 delay 方法，延时执行并创建 Task</p> <pre> <code class="language-java">public static Task<Void> delay(long delay) public static Task<Void> delay(long delay, CancellationToken cancellationToken)</code></pre> <p>使用 whenAny 方法，执行多个任务，当任意任务返回结果时，保存这个结果</p> <pre> <code class="language-java">public static <TResult> Task<Task<TResult>> whenAnyResult(Collection<? extends Task<TResult>> tasks) public static Task<Task<?>> whenAny(Collection<? extends Task<?>> tasks)</code></pre> <p>使用 whenAll 方法，执行多个任务，当全部任务执行完后，返回结果</p> <pre> <code class="language-java">public static Task<Void> whenAll(Collection<? extends Task<?>> tasks) public static <TResult> Task<List<TResult>> whenAllResult(final Collection<? extends Task<TResult>> tasks)</code></pre> <p>使用 call 方法，执行一个任务，同时创建 Task</p> <pre> <code class="language-java">public static <TResult> Task<TResult> call(final Callable<TResult> callable, Executor executor, final CancellationToken ct)</code></pre> <h2>链接子任务</h2> <p>使用 continueWith 方法，链接一个子任务，如果前行任务已经执行完成，则立即执行当前任务，否则加入队列中，等待。</p> <pre> <code class="language-java">public <TContinuationResult> Task<TContinuationResult> continueWith( final Continuation<TResult, TContinuationResult> continuation, final Executor executor, final CancellationToken ct)</code></pre> <p>使用 continueWithTask 方法，在当前任务之后链接另一个任务链，这种做法是为了满足那种将部分任务组合在一起分离出去，作为公共任务的场景，他接受将另外一个完全独立的任务链，追加在当前执行的任务后面。</p> <pre> <code class="language-java">public <TContinuationResult> Task<TContinuationResult> continueWithTask( final Continuation<TResult, Task<TContinuationResult>> continuation, final Executor executor, final CancellationToken ct)</code></pre> <p>使用 continueWhile 方法链接子任务，与 continueWith 区别在于，他有一个 predicate 表达式，只有当表达式成立时，才会追加子任务，这样做是在执行任务前可以做一个拦截操作，也是为了不破环链式调用的整体风格。</p> <pre> <code class="language-java">public Task<Void> continueWhile(final Callable<Boolean> predicate, final Continuation<Void, Task<Void>> continuation, final Executor executor, final CancellationToken ct)</code></pre> <p>使用 onSuccess 和 onSuccessTask 链接单个任务个任务链，区别于 continueWith 在于， onSuccess 方法，前行任务如果失败了，后行的任务也会直接失败，不会再执行，但是 continueWith 的各个子任务之间没有关联，就算前行任务失败，后行任务也会执行。</p> <pre> <code class="language-java">public <TContinuationResult> Task<TContinuationResult> onSuccess( final Continuation<TResult, TContinuationResult> continuation, Executor executor, final CancellationToken ct)</code></pre> <h2>取消任务</h2> <p>Task 没有 cancel 方法，而是使用了 CancellationToken 作为标记，任务执行之前会检查这个标记，如果标记为退出，则会直接退出任务。</p> <pre> <code class="language-java">CancellationTokenSource cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource(); CancellationToken token = cancellationTokenSource.getToken(); Task.call((Callable<String>) () -> null, Task.BACKGROUND_EXECUTOR, token); // 取消任务 cancellationTokenSource.cancel();</code></pre> <h2>异常的处理</h2> <p>关于异常的处理，整个机制下来，每个任务作为一个独立的单位，异常会被统一捕捉，因此不必针对任务中的方法进行单独的处理。</p> <p>如果使用了 continueWith 链接任务，那么当前任务的的异常信息，将会保存在当前 Task 中在下行任务中进行处理，下行任务也可以不处理这个异常，直接执行任务，那么这个异常就到这里停止了，不会再向下传递，也就是说，只有下行任务才知道当前任务的结果，不管是成功还是异常。</p> <p>当然了，如果任务之间有关联，由于上行任务的异常极大可能造成当前任务的异常，那么当前任务异常的信息，又会向下传递，但是上行任务的异常就到这里为止了。</p> <p>如果使用 onSuccess 之类的方法，如果上行任务异常了，那么下行任务根本不会执行，而是直接将异常往下面传递，直到被处理掉。</p> <h2>任务的分离和组合</h2> <p>我们可以将一个完整的操作细分成多个任务，每个任务都遵循单一职责的原则而尽量简单，这样可以在任务之间再穿插新的任务，或者将部分任务分离出来组合到一起等。</p> <h3>扩展性</h3> <p>我们可以在两个细分的任务之间添加一个新的操作，而不影响上行和下行任务，如我们给文章开头的需求中更新 UI 之前，将 Bitmap 先保存到本地。</p> <pre> <code class="language-java">Task .forResult(URL) // 下载 .onSuccess(task -> downloadBitmap(task.getResult()), Task.BACKGROUND_EXECUTOR) // 保存在本地 .onSuccess(task -> saveBitmapToFile(task.getResult()),Task.BACKGROUND_EXECUTOR) // 更新UI .onSuccess(task -> updateUI(task.getResult()), Task.UI_THREAD_EXECUTOR) ...</code></pre> <h3>复用性</h3> <p>对一些公共的操作，可以单独分离成新的任务，当需要做类似操作时，即可复用这部份功能，如可以将 <strong> 下载图片并更新 UI </strong> 、 <strong>保存状态并弹出提示</strong> 两块功能分离出来，作为公共的任务。</p> <pre> <code class="language-java">// 下载图片->更新UI public Continuation<String, Task<String>> downloadImageAndUpdateUI() { return task -> Task.call(() -> downloadBitmap(task.getResult()), Task.BACKGROUND_EXECUTOR) .continueWith(taskWithBitmap -> updateUI(taskWithBitmap.getResult()), Task.UI_THREAD_EXECUTOR); } // 保存状态->提示信息 public Continuation<String, Task<Boolean>> saveStateAndToast() { return task -> Task.call(() -> saveUIState(task.getResult()), Task.BACKGROUND_EXECUTOR) .continueWith(taskWithPath -> toastMsg("save to " + taskWithPath.getResult())); }</code></pre> <p>使用分离的任务</p> <pre> <code class="language-java">Task .forResult(URL) .continueWithTask(downloadImageAndUpdateUI()) .continueWithTask(saveStateAndToast()) ...</code></pre> <h2>总结</h2> <p>在 Task 中有一个 continuations 是当前任务后面追加的任务列表，当当前任务成功、异常或者取消时，会去执行列表中的后续任务。</p> <p>通常情况下，我们使用链式调用构建任务链，结果就是一条没有分支的任务链。</p> <p>添加任务时：每次添加一个 Continuation ，就会生成一个 Task ，加到上行任务的 continuations 列表中，等待执行，同时返回当前的 Task ，以便后面的任务可以链接到当前任务后面。</p> <p>执行任务时：当前任务执行完之后，结果可能有 3 种，都会被保存到当前的 Task 中，然后检查 continuations 列表中的后续任务，而当前的 Task 就会作为参数，传递到后续链接的任务中，来让后面的任务得知上行任务的结果。</p> <p> </p> <p>来自：https://segmentfault.com/a/1190000012091542</p> <p> </p>