Android Picasso 调度模块深度剖析
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一、引言
在 Android 开发中,图片加载是一个常见且关键的功能。Picasso 作为一款广受欢迎的图片加载库,以其简洁的 API 和高效的性能受到开发者的青睐。其中,调度模块在整个 Picasso 框架中起着至关重要的作用,它负责协调图片加载任务的执行顺序、线程管理以及任务的分发等操作,确保图片能够高效、有序地加载和显示。本文将深入分析 Picasso 的调度模块,从源码层面详细解读其工作原理和实现细节。
二、调度模块概述
2.1 模块功能
Picasso 的调度模块主要承担以下几个核心功能:
- 任务调度:根据任务的优先级和资源情况,合理安排图片加载任务的执行顺序,确保重要任务能够优先执行。
- 线程管理:管理图片加载任务的执行线程,将耗时的任务分配到合适的线程池中执行,避免阻塞主线程,保证应用的流畅性。
- 任务分发:将解码完成的图片或加载失败的信息分发给相应的处理逻辑,以便更新 UI 或进行错误处理。
2.2 主要类和接口
在调度模块中,有几个关键的类和接口起着重要作用:
- Dispatcher:调度模块的核心类,负责任务的调度、线程管理和分发。
- Hunter :代表一个图片加载任务,实现了
Runnable
接口,可在线程池中执行。 - PicassoExecutorService:自定义的线程池,用于执行图片加载任务。
三、Dispatcher 类分析
3.1 类的定义和基本属性
java
// Dispatcher 类是调度模块的核心,负责任务的调度、线程管理和分发
class Dispatcher {
// 线程池,用于执行图片加载任务
private final ExecutorService service;
// 主线程的 Handler,用于在主线程中处理消息
private final Handler mainThreadHandler;
// 用于存储正在执行的任务
private final Set<BitmapHunter> hunterSet;
// 用于存储待执行的任务
private final Deque<BitmapHunter> hunterQueue;
// 用于存储暂停的任务
private final Map<Object, Deque<BitmapHunter>> pausedTags;
// 用于存储重试的任务
private final Deque<BitmapHunter> retryQueue;
// 缓存对象,用于存储解码后的图片
private final Cache cache;
// 统计信息对象,用于记录图片加载的相关统计信息
private final Stats stats;
// 下载器,用于从网络或其他数据源下载图片
private final Downloader downloader;
// 网络状态监测器,用于监测网络状态
private final NetworkPolicy networkPolicy;
// 重试延迟时间
private final int retryDelay;
// 构造函数,初始化各种属性
Dispatcher(Context context, ExecutorService service, Handler mainThreadHandler,
Cache cache, Stats stats, Downloader downloader, NetworkPolicy networkPolicy,
int retryDelay) {
this.service = service;
this.mainThreadHandler = mainThreadHandler;
this.hunterSet = new LinkedHashSet<>();
this.hunterQueue = new ArrayDeque<>();
this.pausedTags = new HashMap<>();
this.retryQueue = new ArrayDeque<>();
this.cache = cache;
this.stats = stats;
this.downloader = downloader;
this.networkPolicy = networkPolicy;
this.retryDelay = retryDelay;
}
}
Dispatcher
类包含了多个重要的属性,用于管理任务的执行、线程池、缓存、统计信息等。通过构造函数进行初始化,确保各个组件能够正常工作。
3.2 任务调度逻辑
3.2.1 提交任务
java
// 提交一个图片加载任务
void dispatchSubmit(BitmapHunter hunter) {
// 发送消息到主线程的 Handler,调用 performSubmit 方法处理任务
mainThreadHandler.sendMessage(mainThreadHandler.obtainMessage(REQUEST_SUBMIT, hunter));
}
// 在主线程中处理任务提交
private void performSubmit(BitmapHunter hunter) {
// 如果线程池已关闭,直接返回
if (service.isShutdown()) {
return;
}
// 将任务添加到正在执行的任务集合中
hunterSet.add(hunter);
// 如果线程池有空闲线程,直接执行任务
if (service.trySubmit(hunter)) {
// 记录任务开始执行的统计信息
stats.dispatchSubmit(hunter);
} else {
// 否则,将任务添加到待执行的任务队列中
hunterQueue.offer(hunter);
}
}
dispatchSubmit
方法用于提交一个图片加载任务,它通过主线程的 Handler
发送消息,调用 performSubmit
方法进行处理。performSubmit
方法会检查线程池的状态,如果线程池有空闲线程,直接执行任务;否则,将任务添加到待执行的任务队列中。
3.2.2 任务完成处理
java
// 处理任务完成的消息
void dispatchComplete(BitmapHunter hunter) {
// 发送消息到主线程的 Handler,调用 performComplete 方法处理任务完成
mainThreadHandler.sendMessage(mainThreadHandler.obtainMessage(REQUEST_COMPLETE, hunter));
}
// 在主线程中处理任务完成
private void performComplete(BitmapHunter hunter) {
// 从正在执行的任务集合中移除该任务
hunterSet.remove(hunter);
// 如果任务有需要回调的监听器,调用相应的回调方法
if (hunter.getCallback() != null) {
hunter.getCallback().onSuccess(hunter.getResult());
}
// 检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行
if (!hunterQueue.isEmpty()) {
BitmapHunter next = hunterQueue.poll();
if (service.trySubmit(next)) {
stats.dispatchSubmit(next);
} else {
hunterQueue.offerFirst(next);
}
}
}
dispatchComplete
方法用于处理任务完成的消息,它通过主线程的 Handler
发送消息,调用 performComplete
方法进行处理。performComplete
方法会从正在执行的任务集合中移除该任务,如果任务有回调监听器,调用相应的回调方法。同时,会检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行。
3.2.3 任务失败处理
java
// 处理任务失败的消息
void dispatchFailed(BitmapHunter hunter) {
// 发送消息到主线程的 Handler,调用 performFailed 方法处理任务失败
mainThreadHandler.sendMessage(mainThreadHandler.obtainMessage(REQUEST_FAILED, hunter));
}
// 在主线程中处理任务失败
private void performFailed(BitmapHunter hunter) {
// 从正在执行的任务集合中移除该任务
hunterSet.remove(hunter);
// 如果任务有需要重试的条件,将任务添加到重试队列中
if (hunter.shouldRetry()) {
retryQueue.offer(hunter);
// 延迟一段时间后重试任务
mainThreadHandler.sendMessageDelayed(
mainThreadHandler.obtainMessage(REQUEST_RETRY, hunter), retryDelay);
} else {
// 如果任务没有重试条件,直接调用失败回调方法
if (hunter.getCallback() != null) {
hunter.getCallback().onError(hunter.getException());
}
}
// 检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行
if (!hunterQueue.isEmpty()) {
BitmapHunter next = hunterQueue.poll();
if (service.trySubmit(next)) {
stats.dispatchSubmit(next);
} else {
hunterQueue.offerFirst(next);
}
}
}
dispatchFailed
方法用于处理任务失败的消息,它通过主线程的 Handler
发送消息,调用 performFailed
方法进行处理。performFailed
方法会从正在执行的任务集合中移除该任务,如果任务有重试条件,将任务添加到重试队列中,并延迟一段时间后重试;否则,直接调用失败回调方法。同时,会检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行。
3.3 线程管理
3.3.1 线程池的创建
java
// 创建自定义的线程池
private static ExecutorService createDefaultExecutorService(Context context) {
// 获取设备的 CPU 核心数
int cores = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// 创建一个固定大小的线程池,线程数为 CPU 核心数加 1
return new PicassoExecutorService(cores + 1, Integer.MAX_VALUE, 60, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
createDefaultExecutorService
方法用于创建自定义的线程池,线程池的大小为 CPU 核心数加 1。这样可以充分利用设备的多核性能,提高图片加载的效率。
3.3.2 线程池的使用
java
// 在 Dispatcher 的构造函数中使用线程池
Dispatcher(Context context, ExecutorService service, Handler mainThreadHandler,
Cache cache, Stats stats, Downloader downloader, NetworkPolicy networkPolicy,
int retryDelay) {
this.service = service;
// ... 其他初始化代码 ...
}
在 Dispatcher
的构造函数中,将创建好的线程池传递进来,并赋值给 service
属性。在任务调度时,会使用该线程池来执行图片加载任务。
3.4 任务分发
3.4.1 消息处理
java
// 主线程的 Handler 处理消息
private final Handler mainThreadHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case REQUEST_SUBMIT:
// 处理任务提交消息
performSubmit((BitmapHunter) msg.obj);
break;
case REQUEST_COMPLETE:
// 处理任务完成消息
performComplete((BitmapHunter) msg.obj);
break;
case REQUEST_FAILED:
// 处理任务失败消息
performFailed((BitmapHunter) msg.obj);
break;
case REQUEST_RETRY:
// 处理任务重试消息
performRetry((BitmapHunter) msg.obj);
break;
// 其他消息处理 ...
}
}
};
mainThreadHandler
是主线程的 Handler
,用于处理各种消息。根据消息的类型,调用相应的处理方法,如 performSubmit
、performComplete
、performFailed
等。
3.4.2 结果分发
java
// 在 performComplete 方法中分发任务完成的结果
private void performComplete(BitmapHunter hunter) {
// 从正在执行的任务集合中移除该任务
hunterSet.remove(hunter);
// 如果任务有需要回调的监听器,调用相应的回调方法
if (hunter.getCallback() != null) {
hunter.getCallback().onSuccess(hunter.getResult());
}
// ... 其他代码 ...
}
在 performComplete
方法中,如果任务有回调监听器,会调用监听器的 onSuccess
方法,将解码后的图片结果传递给回调方法进行处理。
四、Hunter 类分析
4.1 类的定义和基本属性
java
// Hunter 类代表一个图片加载任务,实现了 Runnable 接口
class BitmapHunter implements Runnable {
// Picasso 实例
private final Picasso picasso;
// 请求对象,包含图片加载的相关信息
private final Request request;
// 回调监听器,用于处理任务完成或失败的结果
private final Callback callback;
// 重试次数
private int retryCount;
// 任务结果
private Bitmap result;
// 任务异常
private Exception exception;
// 构造函数,初始化各种属性
BitmapHunter(Picasso picasso, Request request, Callback callback) {
this.picasso = picasso;
this.request = request;
this.callback = callback;
this.retryCount = 0;
}
}
BitmapHunter
类实现了 Runnable
接口,代表一个图片加载任务。它包含了 Picasso
实例、请求对象、回调监听器等属性,用于执行图片加载任务并处理结果。
4.2 任务执行逻辑
java
// 实现 Runnable 接口的 run 方法,执行任务
@Override
public void run() {
try {
// 执行图片解码任务
result = decode();
if (result != null) {
// 解码成功,通知调度器任务完成
picasso.getDispatcher().dispatchComplete(this);
} else {
// 解码失败,通知调度器任务失败
picasso.getDispatcher().dispatchFailed(this);
}
} catch (Exception e) {
// 捕获异常,记录异常信息
exception = e;
// 通知调度器任务失败
picasso.getDispatcher().dispatchFailed(this);
}
}
// 执行图片解码任务
private Bitmap decode() throws IOException {
// 从缓存中获取图片
Bitmap bitmap = picasso.getCache().get(request.getKey());
if (bitmap != null) {
// 如果缓存中有图片,直接返回
return bitmap;
}
// 从数据源下载图片
InputStream stream = picasso.getDownloader().load(request.getUri(), request.getNetworkPolicy());
if (stream == null) {
// 下载失败,抛出异常
throw new IOException("Failed to load image from " + request.getUri());
}
try {
// 解码图片
bitmap = BitmapFactory.decodeStream(stream);
} finally {
// 关闭输入流
stream.close();
}
if (bitmap != null) {
// 将解码后的图片存入缓存
picasso.getCache().set(request.getKey(), bitmap);
}
return bitmap;
}
run
方法是任务的执行入口,它会调用 decode
方法进行图片解码。decode
方法会先从缓存中获取图片,如果缓存中没有,则从数据源下载图片并进行解码。解码成功后,将结果存入缓存并通知调度器任务完成;解码失败则通知调度器任务失败。
4.3 重试逻辑
java
// 判断任务是否需要重试
boolean shouldRetry() {
// 检查网络状态和重试次数
return picasso.getNetworkPolicy().isRetryEnabled() && retryCount < picasso.getMaxRetryCount();
}
// 重试任务
void retry() {
// 增加重试次数
retryCount++;
// 提交任务进行重试
picasso.getDispatcher().dispatchSubmit(this);
}
shouldRetry
方法用于判断任务是否需要重试,它会检查网络状态和重试次数。retry
方法用于重试任务,会增加重试次数并提交任务进行重试。
五、PicassoExecutorService 类分析
5.1 类的定义和基本属性
java
// PicassoExecutorService 类继承自 ThreadPoolExecutor,是自定义的线程池
class PicassoExecutorService extends ThreadPoolExecutor {
// 线程池的名称前缀
private static final String THREAD_NAME_PREFIX = "Picasso-";
// 线程工厂,用于创建线程
private static final ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
// 创建线程并设置线程名称
Thread thread = new Thread(r, THREAD_NAME_PREFIX + count.getAndIncrement());
// 设置线程为守护线程
thread.setDaemon(true);
return thread;
}
};
// 构造函数,初始化线程池
PicassoExecutorService(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,
TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
super(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue, threadFactory);
}
}
PicassoExecutorService
类继承自 ThreadPoolExecutor
,是自定义的线程池。它使用自定义的线程工厂创建线程,并设置线程为守护线程。
5.2 线程池的特点
- 固定大小 :线程池的大小是固定的,由
corePoolSize
和maximumPoolSize
决定。这样可以避免创建过多的线程,导致系统资源耗尽。 - 守护线程:线程池中的线程都是守护线程,当主线程退出时,守护线程会自动退出,不会影响应用的正常关闭。
- 自定义线程名称 :线程池中的线程名称都以
Picasso-
开头,并带有一个递增的编号,方便调试和监控。
六、调度模块的工作流程
6.1 任务提交
当开发者调用 Picasso 的 load
方法加载图片时,会创建一个 Request
对象,然后创建一个 BitmapHunter
任务,并将任务提交给 Dispatcher
。Dispatcher
会通过主线程的 Handler
调用 performSubmit
方法处理任务提交。
6.2 任务调度
performSubmit
方法会检查线程池的状态,如果线程池有空闲线程,直接将任务提交给线程池执行;否则,将任务添加到待执行的任务队列中。
6.3 任务执行
BitmapHunter
任务在线程池中执行 run
方法,调用 decode
方法进行图片解码。如果解码成功,将结果存入缓存并通知 Dispatcher
任务完成;如果解码失败,通知 Dispatcher
任务失败。
6.4 任务完成处理
Dispatcher
接收到任务完成的消息后,会调用 performComplete
方法处理。该方法会从正在执行的任务集合中移除该任务,如果任务有回调监听器,调用相应的回调方法。同时,会检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行。
6.5 任务失败处理
Dispatcher
接收到任务失败的消息后,会调用 performFailed
方法处理。该方法会从正在执行的任务集合中移除该任务,如果任务有重试条件,将任务添加到重试队列中,并延迟一段时间后重试;否则,直接调用失败回调方法。同时,会检查待执行的任务队列,如果有任务,尝试执行。
七、调度模块的优化策略
7.1 线程池优化
- 合理设置线程池大小:根据设备的 CPU 核心数和内存情况,合理设置线程池的大小。一般来说,线程池的大小可以设置为 CPU 核心数加 1,以充分利用设备的多核性能。
java
// 创建自定义的线程池,线程数为 CPU 核心数加 1
private static ExecutorService createDefaultExecutorService(Context context) {
int cores = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
return new PicassoExecutorService(cores + 1, Integer.MAX_VALUE, 60, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
- 使用守护线程:将线程池中的线程设置为守护线程,当主线程退出时,守护线程会自动退出,不会影响应用的正常关闭。
java
// 线程工厂,创建守护线程
private static final ThreadFactory threadFactory = new ThreadFactory() {
private final AtomicInteger count = new AtomicInteger(1);
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread thread = new Thread(r, THREAD_NAME_PREFIX + count.getAndIncrement());
thread.setDaemon(true);
return thread;
}
};
7.2 任务调度优化
- 任务优先级管理 :可以根据任务的重要性和紧急程度,为任务设置不同的优先级,优先执行重要的任务。在
Dispatcher
中,可以对任务队列进行排序,确保高优先级的任务先执行。 - 任务分组管理:将任务按照不同的类型或来源进行分组,对不同组的任务进行不同的调度策略。例如,将本地图片加载任务和网络图片加载任务分开处理,提高调度的效率。
7.3 缓存优化
- 内存缓存 :使用内存缓存存储解码后的图片,避免重复的解码操作,提高图片加载的速度。在
BitmapHunter
的decode
方法中,会先从缓存中获取图片,如果缓存中有则直接返回。
java
// 从缓存中获取图片
Bitmap bitmap = picasso.getCache().get(request.getKey());
if (bitmap != null) {
return bitmap;
}
- 磁盘缓存:除了内存缓存,还可以使用磁盘缓存存储图片。当内存缓存中没有图片时,可以从磁盘缓存中获取,减少网络请求,提高图片加载的效率。
八、与其他调度方案的对比
8.1 与 Android 原生线程池的对比
8.1.1 功能特点
- Picasso 调度模块:专门为图片加载任务设计,提供了任务调度、线程管理、任务分发等功能,并且与 Picasso 的其他模块紧密结合,实现了图片加载的高效处理。
- Android 原生线程池:是通用的线程池,提供了基本的线程管理功能,但没有针对图片加载任务进行优化,需要开发者自己实现任务调度和分发逻辑。
8.1.2 性能表现
- Picasso 调度模块:在图片加载任务中,能够根据任务的优先级和资源情况,合理安排任务的执行顺序,提高了图片加载的效率。同时,使用自定义的线程池和缓存机制,减少了不必要的资源消耗。
- Android 原生线程池:在处理图片加载任务时,可能会因为缺乏任务调度和优化机制,导致任务执行顺序混乱,资源利用率不高。
8.1.3 使用场景
- Picasso 调度模块:适用于需要高效加载图片的场景,特别是在 Android 应用中频繁进行图片加载的情况下,能够提供更好的性能和用户体验。
- Android 原生线程池:适用于一般的多线程任务处理,当应用中没有特定的图片加载需求时,可以使用原生线程池。
8.2 与其他图片加载库的调度模块对比
8.2.1 功能特点
- Picasso 调度模块:API 简洁,易于使用,提供了基本的任务调度和线程管理功能,能够满足大多数图片加载场景的需求。
- 其他图片加载库的调度模块:不同的图片加载库可能有不同的调度策略和功能特点。例如,Glide 的调度模块提供了更复杂的任务调度和缓存管理功能,支持更多的图片格式和加载方式。
8.2.2 性能表现
- Picasso 调度模块:在性能方面表现稳定,能够快速加载图片并进行合理的调度。但在处理大量高分辨率图片时,可能会因为内存管理和调度策略的限制,导致性能下降。
- 其他图片加载库的调度模块:一些图片加载库的调度模块在性能方面进行了优化,能够更好地处理大尺寸图片和复杂的加载任务。例如,Fresco 的调度模块使用了独立的内存管理机制,能够有效避免内存溢出问题。
8.2.3 使用场景
- Picasso 调度模块:适用于对图片加载功能要求不高,追求简洁易用的场景。例如,一些小型应用中只需要实现基本的图片加载功能。
- 其他图片加载库的调度模块:适用于对图片加载功能要求较高,需要处理复杂图片类型和大量图片的场景。例如,社交应用、电商应用等。
九、常见问题及解决方案
9.1 图片加载缓慢
- 原因分析:可能是网络问题、线程池资源不足、缓存未命中等原因导致。
- 解决方案:检查网络连接,确保网络稳定;调整线程池的大小,增加线程池的资源;优化缓存策略,提高缓存命中率。
9.2 内存溢出
- 原因分析:可能是加载了大量高分辨率的图片,或者缓存管理不当导致内存占用过高。
- 解决方案:合理设置图片的采样率,减少图片的内存占用;优化缓存策略,定期清理缓存,避免缓存过大。
9.3 任务调度混乱
- 原因分析:可能是任务优先级设置不合理、任务队列管理不当等原因导致。
- 解决方案:根据任务的重要性和紧急程度,合理设置任务的优先级;优化任务队列的管理,确保任务按照正确的顺序执行。
十、总结与展望
10.1 总结
通过对 Android Picasso 调度模块的深入分析,我们了解到该模块在整个 Picasso 框架中起着至关重要的作用。它通过 Dispatcher
类实现了任务的调度、线程管理和分发,使用 BitmapHunter
类代表图片加载任务,PicassoExecutorService
类作为自定义的线程池,确保了图片加载任务能够高效、有序地执行。同时,调度模块采用了多种优化策略,如线程池优化、任务调度优化和缓存优化等,提高了图片加载的性能和用户体验。与其他调度方案相比,Picasso 调度模块具有 API 简洁、易于使用的特点,适用于大多数图片加载场景。
10.2 展望
未来,Android Picasso 调度模块可以在以下几个方面进行改进和扩展:
- 智能化调度:引入机器学习算法,根据图片的类型、大小、来源等信息,智能地调整任务的调度策略,进一步提高图片加载的效率。
- 分布式调度:在多设备、多线程的环境下,实现分布式调度,充分利用多个设备的资源,加速图片加载的过程。
- 与其他组件的集成:与 Android 系统的其他组件(如传感器、网络管理模块等)进行更紧密的集成,根据设备的状态和网络环境,动态调整调度策略。
- 性能优化:不断优化线程池的管理和任务调度算法,减少资源消耗,提高系统的响应速度和稳定性。
总之,Android Picasso 调度模块是一个功能强大、灵活可扩展的模块,通过不断的改进和优化,将为 Android 开发者提供更好的图片加载解决方案。