本文概述了 Android 中的线程是如何调度的,并通过设置线程优先级来优化 APP-UI,保证 UI 线程优先级最高,从而提高用户体验。
线程调度听起来很学术,是操作系统中的概念:线程调度决定系统中不同线程运行,运行时间,何时运行。Android 中的线程调度很操作系统中的线程调度类似,主要使用 nice 和 cgroups 这两个变量来调度线程(本质上来说还是通过设置线程优先级,让 Linux 内核有依据的分配线程运行)。
Nice
我们这里的 Nice 与 Linux Kernel 的进程完全公平调度器(CFS)类似但是不一样(本质上,在创建线程的时候这个 Nice 值最终还是要传递给底层的,跟 Linux Kernel 中的 nice 是相同的)。Java 层的 Nice 在 Android 中是衡量线程优先级的重要参考指标;nice 值越大,线程优先级越低,反之越高;其中两个重要的线程优先级属性参数是,default 和 background , 对于 Android App,线程要做大量耗时工作,其优先级应该越低,否则系统有卡死的风险,反之,线程做的工作不多,应该设置其优先级较高。所以关于交互界面的线程(如 UI 线程等前台线程)会给 default 或更高的优先级,而后台线程(如执行 AsyncTask 的线程)的线程属性为 background 。
Nice这种特性可以让后台工作线程尽量少抢占前台线程的时间片(从OS来说),从而保证了用户界面的流畅性。实际上,仍有一种可能使 UI 卡死,例如有30个后台线程,但是只有1个 UI 进程,这30个后台线程可能占据了很大的计算资源,导致 UI 线程得不到及时运行,导致卡顿、掉帧;为了防止这种情况发生, Android 提出了 cgroups ,用来解决类似的问题。
Cgroups
为了解决上述问题,Android 将前台线程和后台线程分开运行,即利用Linux的cgroups 给前台线程建一个群,给后台线程建一个群,然后调度器在这两个群中跑,这样不管后台线程有多少,调度器总能照顾到前台线程的运行;所以用户体验得到了保证。
如何区分前台进程和后台进程的 cgroup?
Android 会自动将没有在前台进程 cgroup 运行的线程都放到后台进程的 cgroup 中,这就保证了不管开多少线程,只会将其分为两个 Group,前台 cgroup 和后台 cgroup;理论上,不管多少非前台线程运行,Android都能保证前台线程的运行。
设置线程属性
一般来说,Android API 将常用工作线程的优先级设置好了。例如,HandlerThread 的代码第30行,将线程优先级设置为Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT ; AsyncTask 代码第286行,将线程优先级设置为 Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND 。再比如音乐播放的线程设置为 THREAD_PRIORITY_AUDIO ,Android API 将 常用情况都做了详细的分类。
需要铭记于心的是,在 UI 主线程实例化的线程或线程池,都会继承 default 或foreground 属性(因为 UI 线程就是这个属性,子线程会继承父线程的属性),所以如果大量类似工作线程存在于前台进程的 cgroup 中话,可能会使 UI 变得非常不流畅。若是工作线程,建议在运行前通过Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND) 直接设置线程的属性。
1 new Thread(new Runnable() {
2 @Override
3 public void run() {
4 Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
5
6 // ...
7 }
8 }).start();