05.设计通用轮训方案

目录介绍

  • 01.项目整体概述
    • 1.1 业务背景介绍
    • 1.2 什么是轮询
    • 1.3 什么是心跳
    • 1.4 需求技术分析
    • 1.5 心跳和轮询对比
    • 1.6 推送中心跳和轮询
  • 02.常见思路和做法
    • 2.0 实现业务轮训思路
    • 2.1 Thread.sleep实现轮询
    • 2.2 ScheduledExecutorService实现轮询
    • 2.3 Timer实现定时性周期性任务轮训
    • 2.4 使用Handler不断发送消息来实现轮训
    • 2.5 采用AlarmManager实现轮询
    • 2.6 使用Socket实现心跳
    • 2.7 各种方式有什么区别
    • 2.8 执行轮询任务分析
  • 03.各种方式性能分析
    • 3.1 sleep实现轮询性能分析
    • 3.2 线程池实现轮询性能分析
    • 3.3 Timer实现轮询性能分析
    • 3.4 Handler实现轮询性能分析
    • 3.5 AlarmManager实现轮询分析
    • 3.6 Socket实现心跳性能分析
  • 04.各种方式原理解读
    • 4.1 sleep实现轮询原理解读
    • 4.2 线程池实现轮询原理解读
    • 4.3 Timer实现轮询原理解读
    • 4.4 Handler实现轮询原理解读
    • 4.5 AlarmManager实现原理解读
    • 4.6 Socket实现心跳原理解读

01.项目整体概述

1.1 业务背景介绍

  • 实时推送
    • 使用轮询的方式可以实现实时推送功能。当客户端连接到服务器之后，服务器就可以通过轮询不断的向客户端推送实时消息。
  • 监控系统
    • 实现监控系统的功能。当需要监控某个系统的状态时，可以使用轮询不断的查询该系统的状态信息，并及时的进行预防措施，或者做数据上报操作。用轮询！
  • 二维码扫码
    • 比如超市的支付硬件设备，会一直轮训扫码。当你靠近二维码支付的时候，就立马读取到二维码数据进行支付。用轮询！
  • 即时通信聊天
    • 比如你跟某个人聊天，这个时候你们两个之间的通信，则会使用建立长链接。用心跳！

1.2 什么是轮询

  • 轮询（Poll）
    • 是一种计算机程序查询状态的方式，是指定期访问一个或多个设备或其他资源以获取它们的状态。Android端间隔固定时间主动做一些事情，相比而言，耗电，占用资源，消息可能会延迟。
  • 简单理解轮询
    • 简单理解就是 App 端每隔一定的时间重复请求的操作就叫做轮询操作，比如：App 端每隔一段时间上报一次定位信息，App 端每隔一段时间拉去一次用户状态等，这些应该都是轮询请求。

1.3 什么是心跳

  • 心跳的应用场景
    • 场景有推送，统计，即时通讯。采用socket进行长连接，客户端和服务端双向推送消息。

1.4 需求技术分析

  • 业务需求的实现目标
    • 1.项目中多处要使用到轮询，刚开始在业务代码中实现，随着业务增多，轮询功能和业务耦合严重。为了让该功能完全解耦合，因此简单封装！
    • 2.不管是哪一种技术方式实现轮询操作，功能上都可以满足业务需求，都需要有开始轮询，停止轮询，销毁等API方法。抽象一套统一的API接口
  • 注意事项说明
    • 轮训操作一般都有一定的生命周期，比如在某个页面打开时启动轮训操作，在某个页面关闭时取消轮训操作；
    • 轮训操作的请求间隔需要根据具体的需求确定，还要注意轮询；

1.5 心跳和轮询对比

  • 心跳与轮询的区别
    • 主机在检查与从机之间的连接（判断与从机之间的连接是否断开）时，一般有心跳与轮询这两种方式。这两个方式都需要主机定时逐个查询从机的状态，但它们查询的策略有所不同。
  • 轮询
    • 在轮询方式中，主机逐个查询的方式是主动向从机发送一条查询信息，然后根据从机的应答情况来判断从机的状态。
    • 比方说，主机要求从机返回一个状态码来代表当前从机所处的状态，但如果从机没有应答，就认为与从机之间的连接已经断开。
  • 心跳
    • 在心跳方式中，主机逐个查询的方式是直接从一种状态信息表中查询，此状态信息表上记录了所有从机的状态信息，而此状态信息表是由各个从机自己主动去更新的。
    • 如果有从机长期没有去更新此表，就认为与该从机之间的连接已经断开。

1.6 推送中心跳和轮询

02.常见思路和做法

2.1 实现业务轮训思路

  • 具体有哪些可以实现轮训执行任务的操作
    • 第一种方案：使用Thread.sleep实现轮询。一直做while循环
    • 第二种方案：使用ScheduledExecutorService实现轮询
    • 第三种方案：使用Timer实现定时性周期性任务轮训
    • 第四种方案：使用Handler不断发送消息来实现轮训
  • 从轮询执行角度分析任务执行类型
    • 第一种属于固定速率执行，每个执行都相对于初始执行的计划执行时间进行调度。如果由于任何原因而延迟执行，则两个或更多执行将快速连续发生以“赶上”。
    • 第二种属于固定延迟执行，每个执行都相对于前一次执行的实际执行时间进行调度。如果由于任何原因延迟执行，后续执行也将被延迟。
  • 每一种方案对应的执行类型说明
    • 第一种，第四种：是属于固定延迟执行
    • 第二种，第三种：是属于固定速率执行

2.2 使用Thread.sleep实现轮询

  • 简单来说，写一个线程执行while死循环操作。然后使用sleep让当前线程睡眠，然后执行任务操作。
    public void simplePolling() {
    while (true) {
        try {
            // 线程睡眠1秒钟
            Thread.sleep(1000);
            // 轮询的代码
            System.out.println("polling...");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.3 使用ScheduledExecutorService实现轮询

  • 通过创建ScheduledExecutorService线程池实现轮询，scheduleAtFixedRate方法会在0秒后开始轮询，并且每隔1秒进行轮询。
    public void scheduledPolling() {
    ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
    scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(() -> {
        // 轮询的代码
        System.out.println("polling...");
    }, 0, 1, TimeUnit.SECONDS);
}

2.4 使用Timer实现定时性周期性任务轮训

  • 使用timer定时执行TimerTask，然后开始延迟轮询操作
    timer = new Timer();
timer.schedule(new CommitTimer(), 0, getSleepTime());
private class CommitTimer extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        // 轮询的代码
        doAction();
    }
}

2.5 使用Handler不断发送消息来实现轮训

  • 在HandleMessage方法中执行任务，任务结束后向MessageQueue中添加延时消息。
    HandlerThread handlerThread = new HandlerThread("LooperThread");
handlerThread.start();
handler = new Handler(handlerThread.getLooper()) {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        super.handleMessage(msg);
        if (msg.what == MSG_GET_COMPARE_RESULT) {
            // 轮询的代码
            doAction();
            //向MessageQueue中添加延时消息，后重复执行以上任务
            handler.sendEmptyMessageDelayed(MSG_GET_COMPARE_RESULT, getSleepTime());
        }
    }
};

2.6 采用AlarmManager实现轮询

  • 采用Service服务和闹钟AlarmManager实现轮询
    //开启轮询服务
//使用AlarmManger的setRepeating方法设置定期执行的时间间隔（seconds秒）和需要执行的Service
manager.setRepeating(AlarmManager.RTC_WAKEUP, System.currentTimeMillis(),
        LOOP_INTERVAL_SECS * 1000, pendingIntent);
        
// 关闭轮询服务
Log.i("LoopRequestService", "LoopService关闭轮询服务...");
context.stopService(intent);
  • 针对AlarmManager和Service之间的任务心跳处理

2.7 各种方式有什么区别

  • 使用Thread.sleep实现轮询
    • 使用Thread.sleep实现轮询，当销毁之后，没有办法再次开始循环，因为线程interrupt，线程死亡。再次使用需要新创建线程对象！
  • 使用ScheduledExecutorService实现轮询
    • 使用ScheduledExecutorService线程池实现轮训，销毁之后还是可以再次开始循环操作。
  • 使用Timer实现定时性周期性任务轮训
    • 使用timer定时执行TimerTask，如果有异步任务，下次任务开始执行时需要判断上次任务是否完成，从而导致任务间隔时间不可控。
  • 使用Handler不断发送消息来实现轮训
    • 如果有异步任务，只需在异步任务执行完毕后再向MessageQueue中添加延时消息，任务间隔时间可控。性能开销相对很低！
  • 使用Service服务和闹钟AlarmManager实现轮询
    • 开启一个Service,这样消耗显而易见，在app内存持续暴涨情况下这个服务又被kill的可能。
    • 可以把Service声明成进程，以及提高到前台，也可以采用广播来启动，但逃不过第三方安全软件kill的可能

2.8 执行轮询任务分析

  • 使用Thread.sleep实现轮询
    • 问题1：线程sleep出现了异常是否会中断循环？
    • 答案是：无法通过中断形式退出线程。因为在sleep里catch到了InterruptedException。然后在这里线程的状态被更新了。所以线程并不能停止。当进行Thread.interrupted进行判断时，发现还是是false。
    • 问题2：如何跳出while循环操作不执行doAction任务？
    • 答案是：直接通过一个布尔值变量控制，注意它并没有干掉线程循环，只是通过条件让其不执行任务操作。
    • 问题3：使用sleep方法延迟阻塞线程，对轮询的性能消耗是否有大的影响？有没有更好的方式？
    • 答案是：探讨中
  • 使用Timer和Service实现轮询分析
    • 很可能出现的情况就是屏幕熄灭后一段时间，服务就被停止了，当然轮询也就被停止了。
  • 使用闹钟AlarmManager实现轮询分析
    • 一种是利用系统服务，一种是自己通过循环。显然使用系统服务具有更高的稳定性，而且恰好解决了休眠状态下轮询中断的问题，因为AlarmManager是始终运行者的。

03.各种方式性能分析

3.1 sleep实现轮询性能分析

3.2 线程池实现轮询性能分析

3.3 Timer实现轮询性能分析

3.4 Handler实现轮询性能分析

3.5 AlarmManager实现轮询分析

04.各种方式原理解读

4.1 sleep实现轮询原理解读

4.2 线程池实现轮询原理解读

4.3 Timer实现轮询原理解读

4.4 Handler实现轮询原理解读

4.5 AlarmManager实现原理解读

参考内容

  • 线程循环抽象库

    • LooperThread，轮询工具库

  • 心跳工具库

    • HeartBeatServer，

  • 长连接推送库

    • WebSocketLib，

  • WebSocket安卓客户端实现及代码封装

    • https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5MzI3NjE2MA==&mid=2650243616&idx=1&sn=7d7d270461965cdcecfabedbc40d43ac&chksm=8863734fbf14fa59c2f50b826270a15bd86ca13e689efc153d1c10835271e87d070a99d18bd3&scene=38#wechat_redirect

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    • https://mp.weixin.qq.com/s/oRwUhGELgSD9ih1fhucLpw

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贡献者: yangchong211