深入探讨安卓UI线程与子线程交互5大设计

什么是UI线程

在一个Android 程序开始运行的时候,会单独启动一个Process。默认的情况下,所有这个程序中的Activity或者Service(Service和 Activity只是Android提供的Components中的两种,除此之外还有Content Provider和Broadcast Receiver)都会跑在这个Process
一个Android 程序默认情况下也只有一个Process,但一个Process下却可以有许多个Thread。在这么多Thread当中,有一个Thread,我们称之为UI Thread。UI Thread在Android程序运行的时候就被创建,是一个Process当中的主线程Main Thread,主要是负责控制UI界面的显示、更新和控件交互。在Android程序创建之初,一个Process呈现的是单线程模型,所有的任务都在一个线程中运行。

UI线程和子线程分开的意义

UI Thread所执行的每一个函数,所花费的时间都应该是越短越好。而其他比较费时的工作(访问网络,下载数据,查询数据库等),都应该交由子线程去执行,以免阻塞主线程。在android的设计思想中,为了确保用户顺滑的操作体验。一些耗时的任务不能够在UI线程中运行,像访问网络就属于这类任务。因此我们必须要重新开启一个后台线程运行这些任务。然而,往往这些任务最终又会直接或者间接的需要访问和控制UI控件。例如访问网络获取数据,然后需要将这些数据处理显示出来。就出现了上面所说的情况。原本这是在正常不过的现象了,但是android规定除了UI线程外,其他线程都不可以对那些UI控件访问和操控。为了解决这个问题,下面将探讨这UI线程于子线程之间的五种交互方式。

UI线程于子线程的交互方式

  1. handler

  2. Activity.runOnUIThread(Runnable)

  3. View.Post(Runnable)

  4. View.PostDelayed(Runnabe,long)

  5. AsyncTask

handler使用

解释:当应用程序启动时,Android首先会开启一个主线程 (也就是UI线程) , 主线程为管理界面中的UI控件, 进行事件分发, 比如说, 你要是点击一个 Button ,Android会分发事件到Button上,来响应你的操作。 如果此时需要一个耗时的操作,例如: 联网读取数据, 或者读取本地较大的一个文件的时候,你不能把这些操作放在主线程中,如果你放在主线程中的话,界面会出现假死现象, 如果5秒钟还没有完成的话,会收到Android系统的一个错误提示 "强制关闭"。 这个时候我们需要把这些耗时的操作,放在一个子线程中,因为子线程涉及到UI更新,,Android主线程是线程不安全的, 也就是说,更新UI只能在主线程中更新,子线程中操作是危险的。 这个时候,Handler就出现了。,来解决这个复杂的问题 ,由于Handler运行在主线程中(UI线程中), 它与子线程可以通过Message对象来传递数据, 这个时候,Handler就承担着接受子线程传过来的(子线程用sedMessage()方法传弟)Message对象,(里面包含数据) , 把这些消息放入主线程队列中,配合主线程进行更新UI

Handler实例

子类需要继承Hendler类,并重写handleMessage(Message msg) 方法, 用于接受线程数据。
以下为一个实例,它实现的功能为:通过线程修改界面Button的内容

public class MyHandlerActivity extends Activity { 
    Button button; 
    MyHandler myHandler; 
 
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
        super。onCreate(savedInstanceState); 
        setContentView(R.layout.handlertest); 
 
        button = (Button) findViewById(R.id.button); 
        myHandler = new MyHandler(); 
        // 当创建一个新的Handler实例时, 它会绑定到当前线程和消息的队列中,开始分发数据 
        // Handler有两个作用, (1) : 定时执行Message和Runnalbe 对象 
        // (2): 让一个动作,在不同的线程中执行。 
        // 它安排消息,用以下方法 
        // post(Runnable) 
        // postAtTime(Runnable, long) 
        // postDelayed(Runnable, long) 
        // sendEmptyMessage(int) 
        // sendMessage(Message); 
        // sendMessageAtTime(Message, long) 
        // sendMessageDelayed(Message, long) 
        // 以上方法以 post开头的允许你处理Runnable对象 
        //sendMessage()允许你处理Message对象(Message里可以包含数据) 
        MyThread m = new MyThread(); 
        new Thread(m).start(); 
    } 
 
    /** 
    * 接受消息,处理消息 ,此Handler会与当前主线程一块运行 
    * */ 
 
    class MyHandler extends Handler { 
        public MyHandler() { 
        } 
 
        public MyHandler(Looper L) { 
            super(L); 
        } 
 
        // 子类必须重写此方法,接受数据 
        @Override 
        public void handleMessage(Message msg) { 
            // TODO Auto-generated method stub 
            Log.d("MyHandler", "handleMessage。。。。。。"); 
            super.handleMessage(msg); 
            // 此处可以更新UI 
            Bundle b = msg.getData(); 
            String color = b.getString("color"); 
            MyHandlerActivity.this.button.append(color); 
 
        } 
    } 
 
    class MyThread implements Runnable { 
        public void run() { 
 
            try { 
                Thread.sleep(10000); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                // TODO Auto-generated catch block 
                e.printStackTrace(); 
            } 
 
            Log.d("thread......", "mThread......"); 
            Message msg = new Message(); 
            Bundle b = new Bundle();// 存放数据 
            b.putString("color","我的"); 
            msg.setData(b); 
            MyHandlerActivity.this.myHandler.sendMessage(msg); 
            // 向Handler发送消息,更新UI 
        } 
    } 
}

Activity.runOnUIThread(Runnable)

  1. 编写后台线程,这回你可以直接调用UI控件

  2. 创建后台线程的实例

  3. 调用UI线程对应的Activity的runOnUIThread方法,将后台线程实例作为参数传入其中。

注意:无需调用后台线程的start方法

View.Post(Runnable)

该方法和方法二基本相同,只是在后台线程中能操控的UI控件被限制了,只能是指定的UI控件View。方法如下

  1. 编写后台线程,这回你可以直接调用UI控件,但是该UI控件只能是View

  2. 创建后台线程的实例

  3. 调用UI控件View的post方法,将后台线程实例作为参数传入其中。

以下是官方文档对该方法的注释及源码。(postDelayed类似,不再赘述)

Causes the Runnable to be added to the message queue.The runnable >will be run on the user interface thread.

public boolean post(Runnable action) {    
  final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;  
  if (attachInfo != null) {       
      return attachInfo.mHandler.post(action);
  }    
  // Assume that post will succeed later       
  ViewRootImpl.getRunQueue().post(action); 
  return true;
}

意思是将任务添加到消息队列中,保证在UI线程执行。从本质上说,它还是依赖于以Handler、Looper、MessageQueue、Message为基础的异步消息处理机制。相对于新建Handler进行处理更加便捷。下面举一个常用的例子,比如在onCreate方法中获取某个view的宽高,而直接View#getWidth获取到的值是0。要知道View显示到界面上需要经历onMeasure、onLayout和onDraw三个过程,而View的宽高是在onLayout阶段才能最终确定的,而在Activity#onCreate中并不能保证View已经执行到了onLayout方法,也就是说Activity的声明周期与View的绘制流程并不是一一绑定。那为什么调用post方法就能起作用呢?首先MessageQueue是按顺序处理消息的,而在setContentView()后队列中会包含一条询问是否完成布局的消息,而我们的任务通过View#post方法被添加到队列尾部,保证了在layout结束以后才执行。

View.PostDelayed(Runnabe,long)

该方法是方法三的补充,long参数用于制定多少时间后运行后台进程 
这是一种可以创建多线程消息的函数 
使用方法:

试例1:闹钟提醒延时

1,首先创建一个Handler对象 
Handler handler=new Handler(); 
2,然后创建一个Runnable对象

Runnable runnable=new Runnable(){  
   @Override  
   public void run() {  
    // TODO Auto-generated method stub  
    //要做的事情,这里再次调用此Runnable对象,以实现每两秒实现一次的定时器操作  
    handler.postDelayed(this, 2000);  
   }   
};

3,使用PostDelayed方法,两秒后调用此Runnable对象 
handler.postDelayed(runnable, 2000); 
实际上也就实现了一个2s的一个定时器 
4,如果想要关闭此定时器,可以这样操作 
handler.removeCallbacks(runnable); 
当然,你也可以做一个闹钟提醒延时的函数试试,比如,先用MediaPlayer播放闹钟声音, 如果不想起,被停止播放之后,下次就5分钟后再播放,再被停止的话,下次就4分钟后播放, ……………… 只要更改延时的时间就可以实现了,用一个static对象的话会比较容易操作

试例2:欢迎页制作

public class SplanshActivity extends AppCompatActivity {    
   private Handler handler;   
   private Boolean isFirst = true;   
   private SharedPreferences sp ;   
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {       
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_splansh);
        sp = getPreferences(MODE_PRIVATE);
        handler = new Handler();
        handler.postDelayed(new Runnable() {           
           @Override
            public void run() {
                isFirst = sp.getBoolean("isFirst",true);
                Intent intent = new Intent();//意图
                if(isFirst){
                    sp.edit().putBoolean("isFirst",false).commit();                   
                     //引导界面
                    intent.setClass(SplanshActivity.this,GuideActivity.class);
                }else{                   
                    //主界面
                    intent.setClass(SplanshActivity.this,MainActivity.class);
                }
                startActivity(intent);
                finish();
 
            }
        },3000);
    }
}

AsyncTask

AsyncTask是一个专门用来处理后台进程与UI线程的工具。通过AsyncTask,我们可以非常方便的进行后台线程和UI线程之间的交流。
那么AsyncTask是如何工作的哪。
AsyncTask拥有3个重要参数

  1. Params

  2. rogress

  3. Result

Params是后台线程所需的参数。在后台线程进行作业的时候,他需要外界为其提供必要的参数,就好像是一个用于下载图片的后台进程,他需要的参数就是图片的下载地址。
Progress是后台线程处理作业的进度。依旧上面的例子说,就是下载图片这个任务完成了多少,是20%还是60%。这个数字是由Progress提供。
Result是后台线程运行的结果,也就是需要提交给UI线程的信息。按照上面的例子来说,就是下载完成的图片。
AsyncTask还拥有4个重要的回调方法。
1、onPreExecute
2、doInBackground
3、onProgressUpdate
4、onPostExecute
onPreExecute运行在UI线程,主要目的是为后台线程的运行做准备。当他运行完成后,他会调用doInBackground方法。
doInBackground运行在后台线程,他用来负责运行任务。他拥有参数Params,并且返回Result。在后台线程的运行当中,为了能够更新作业完成的进度,需要在doInbackground方法中调用PublishProgress方法。该方法拥有参数Progress。通过该方法可以更新Progress的数据。然后当调用完PublishProgress方法,他会调用onProgressUpdate方法用于更新进度。
onProgressUpdate运行在UI线程,主要目的是用来更新UI线程中显示进度的UI控件。他拥有Progress参数。在doInBackground中调用PublishProgress之后,就会自动调onProgressUpdate方法
onPostExecute运行在UI线程,当doInBackground方法运行完后,他会调用onPostExecute方法,并传入Result。在onPostExecute方法中,就可以将Result更新到UI控件上。
明白了上面的3个参数和4个方法,你要做的就是

  1. 编写一个继承AsyncTask的类,并声明3个参数的类型,编写4个回调方法的内容。

  2. 然后在UI线程中创建该类(必须在UI线程中创建)。

  3. 最后调用AsyncTask的execute方法,传入Parmas参数(同样必须在UI线程中调用)。

这样就大功告成了。
另外值得注意的2点就是,千万不要直接调用那四个回调方法。还有就是一个AsyncTask实例只能执行一次,否则就出错哦

 private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {    
    //在这里声明了Params、Progress、Result参数的类型
    //因为这里不需要使用onPreExecute回调方法,所以就没有加入该方法
    //后台线程的目的是更具URL下载数据
      protected Long doInBackground(URL... urls) {          
          int count = urls.length;//urls是数组,不止一个下载链接
          long totalSize = 0;//下载的数据
          for (int i = 0; i < count; i++) {          
          //Download是用于下载的一个类,和AsyncTask无关,大家可以忽略他的实现
          totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
          publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));
              //更新下载的进度
              // Escape early if cancel() is called
              if (isCancelled()) break;
          }   return totalSize;
    }    //更新下载进度
    protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
         setProgressPercent(progress[0]);
    }    //将下载的数据更新到UI线程
    protected void onPostExecute(Long result) {
         showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
    }
}

有了上面的这个类,接下你要做的就是在UI线程中创建实例,并调用execute方法,传入URl参数就可以了。
这上面的5种方法各有优点。但是究其根本,其实后面四种方法都是基于handler方法的包装。在一般的情形下后面四种似乎更值得推荐。但是当情形比较复杂,还是推荐使用handler





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