Android 開發之多執行緒、Handler 詳解

Android 開發之多執行緒、Handler 詳解

 

Android開發過程中為什麼要多線程

我們建立的Service、Activity以及Broadcast均是一個主線程處理，這裡我們可以理解為UI線程。但是在操作一些耗時操作時，比如I/O讀寫的大檔案讀寫，資料庫操作以及網路下載需要很長時間，為了不阻塞使用者介面，出現ANR的響應提示視窗，這個時候我們可以考慮使用Thread線程來解決。

  Android中使用Thread線程會遇到哪些問題

對於從事過J2ME開發的程式員來說Thread比較簡單，直接匿名建立重寫run方法，調用start方法執行即可。或者從Runnable介面繼承，但對於Android平台來說UI控制項都沒有設計成為安全執行緒類型，所以需要引入一些同步的機制來使其重新整理，這點Google在設計Android時倒是參考了下Win32的訊息處理機制。

postInvalidate()方法

對於線程中的重新整理一個View為基類的介面，可以使用postInvalidate()方法線上程中來處理，其中還提供了一些重寫方法比如postInvalidate(int left,int top,int right,int bottom) 來重新整理一個矩形地區，以及延時執行，比如postInvalidateDelayed(long delayMilliseconds)或postInvalidateDelayed(long delayMilliseconds,int left,int top,int right,int bottom) 方法，其中第一個參數為毫秒，如下：

void
 postInvalidate()
 
void
 postInvalidate(int left, int top, int right, int bottom)
 
void
 postInvalidateDelayed(long delayMilliseconds)
 
void
 postInvalidateDelayed(long delayMilliseconds, int left, int top, int right, int bottom)
 

Handler

當然推薦的方法是通過一個Handler來處理這些，可以在一個線程的run方法中調用handler對象的postMessage或sendMessage方法來實現，Android程式內部維護著一個訊息佇列，會輪訓處理這些，如果你是Win32程式員可以很好理解這些訊息處理，不過相對於Android來說沒有提供PreTranslateMessage這些幹涉內部的方法。

訊息的處理者，handler負責將需要傳遞的資訊封裝成Message，通過調用handler對象的obtainMessage()來實現。將訊息傳遞給Looper，這是通過handler對象的sendMessage()來實現的。繼而由Looper將Message放入MessageQueue中。當Looper對象看到MessageQueue中含有Message，就將其廣播出去。該handler對象收到該訊息後，調用相應的handler對象的handleMessage()方法對其進行處理。

 

Handler主要接受子線程發送的資料,並用此資料配合主線程更新UI.
      當應用程式啟動時，Android首先會開啟一個主線程 (也就是UI線程) , 主線程為管理介面中的UI控制項，進行事件分發,比如說,你要是點擊一個 Button ,Android會分發事件到Button上，來響應你的操作。  如果此時需要一個耗時的操作，例如:連網讀取資料， 或者讀取本地較大的一個檔案的時候，你不能把這些操作放在主線程中，，如果你放在主線程中的話，介面會出現假死現象,如果5秒鐘還沒有完成的話，，會收到Android系統的一個錯誤提示  "強制關閉".  這個時候我們需要把這些耗時的操作，放在一個子線程中,因為子線程涉及到UI更新，，Android主線程是線程不安全的，也就是說，更新UI只能在主線程中更新，子線程中操作是危險的.這個時候，Handler就出現了,來解決這個複雜的問題, 由於Handler運行在主線程中(UI線程中),  它與子線程可以通過Message對象來傳遞資料,這個時候，Handler就承擔著接受子線程傳過來的(子線程用sedMessage()方法傳弟)Message對象，(裡麵包含資料)  ,把這些訊息放入主線程隊列中，配合主線程進行更新UI。

Handler一些特點：handler可以分發Message對象和Runnable對象到主線程中,每個Handler執行個體,都會綁定到建立他的線程中(一般是位於主線程),
      它有兩個作用: (1)安排訊息或Runnable在某個主線程中某個地方執行

                           (2)安排一個動作在不同的線程中執行
        Handler中分發訊息的一些方法
        post(Runnable)
        postAtTime(Runnable,long)
        postDelayed(Runnable long)
        sendEmptyMessage(int)
        sendMessage(Message)
        sendMessageAtTime(Message,long)
        sendMessageDelayed(Message,long)
      以上post類方法允許你排列一個Runnable對象到主線程隊列中,sendMessage類方法,允許你安排一個帶資料的Message對象到隊列中，等待更新.

Handler執行個體
    // 子類需要繼承Hendler類，並重寫handleMessage(Message msg) 方法,用於接受線程資料
     // 以下為一個執行個體，它實現的功能為 :通過線程修改介面Button的內容

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();

        //當建立一個新的Handler執行個體時,它會綁定到當前線程和訊息的隊列中,開始分發資料

        // Handler有兩個作用, (1) :定時執行Message和Runnalbe對象

        // (2):讓一個動作,在不同的線程中執行.

        //它安排訊息,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開頭的允許你處理Runnable對象

        //sendMessage()允許你處理Message對象(Message裡可以包含資料,)

        MyThread m = new MyThread();

        new Thread(m).start();

    }

    /**

     *接受訊息,處理訊息 ,此Handler會與當前主線程一塊運行

     * */

    class MyHandler extends Handler {

        public MyHandler() {

        }

        public MyHandler(Looper L) {

            super(L);

        }

        //子類必須重寫此方法,接受資料

        @Override

        public void handleMessage(Message msg) {

            // TODO Auto-generated method stub

            Log.d("MyHandler", "handleMessage......");

            super.handleMessage(msg);

            //此處可以更新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();//存放資料

            b.putString("color", "我的");

            msg.setData(b);

            MyHandlerActivity.this.myHandler.sendMessage(msg); //向Handler發送訊息,更新UI

        }

    }
}

  Looper

其實Android中每一個Thread都跟著一個Looper，Looper可以協助Thread維護一個訊息佇列，昨天的問題 Can't create handler inside thread 錯誤 一文中提到這一概念，但是Looper和Handler沒有什麼關係，我們從開源的代碼可以看到Android還提供了一個Thread繼承類HanderThread可以協助我們處理，在HandlerThread對象中可以通過getLooper方法擷取一個Looper對象控制控制代碼，我們可以將其這個Looper對象映射到一個Handler中去來實現一個線程同步機制，Looper對象的執行需要初始化Looper.prepare方法就是昨天我們看到的問題，同時推出時還要釋放資源，使用Looper.release方法。

Looper是MessageQueue的管理者。每一個MessageQueue都不能脫離Looper而存在，Looper對象的建立是通過prepare函數來實現的。同時每一個Looper對象和一個線程關聯。通過調用Looper.myLooper()可以獲得當前線程的Looper對象
建立一個Looper對象時，會同時建立一個MessageQueue對象。除了主線程有預設的Looper，其他線程預設是沒有MessageQueue對象的，所以，不能接受Message。如需要接受，自己定義一個Looper對象(通過prepare函數),這樣該線程就有了自己的Looper對象和MessageQueue資料結構了。
Looper從MessageQueue中取出Message然後，交由Handler的handleMessage進行處理。處理完成後，調用Message.recycle()將其放入Message Pool中。

Message

對於Android中Handler可以傳遞一些內容，通過Bundle對象可以封裝String、Integer以及Blob二進位對象，我們通過線上程中使用Handler對象的    sendEmptyMessage或sendMessage方法來傳遞一個Bundle對象到Handler處理器。對於Handler類提供了重寫方法handleMessage(Message msg) 來判斷，通過msg.what來區分每條資訊。將Bundle解包來實現Handler類更新UI線程中的內容實現控制項的重新整理操作。相關的Handler對象有關訊息發送sendXXXX相關方法如下，同時還有postXXXX相關方法，這些和Win32中的道理基本一致，一個為發送後直接返回，一個為處理後才返回。

Message：訊息對象，Message Queue中的存放的對象。一個Message Queue中包含多個Message。 Message執行個體對象的取得，通常使用Message類裡的靜態方法obtain(),該方法有多個重載版本可供選擇；它的建立並不一定是直接建立一個新的執行個體，而是先從Message Pool(訊息池)中看有沒有可用的Message執行個體，存在則直接取出返回這個執行個體。如果Message Pool中沒有可用的Message執行個體，則才用給定的參數建立一個Message對象。調用removeMessages()時，將Message從Message Queue中刪除，同時放入到Message Pool中。除了上面這種方式，也可以通過Handler對象的obtainMessage()擷取一個Message執行個體。

final boolean
 sendEmptyMessage(int what)
 
final boolean
 sendEmptyMessageAtTime(int what, long uptimeMillis)
 
final boolean
 sendEmptyMessageDelayed(int what, long delayMillis)
 
final boolean
 sendMessage(Message msg)
 
final boolean
 sendMessageAtFrontOfQueue(Message msg)
 
boolean
 sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis)
 
final boolean
 sendMessageDelayed(Message msg, long delayMillis)
 

MessageQueue

是一種資料結構，見名知義，就是一個訊息佇列，存放訊息的地方。每一個線程最多隻可以擁有一個MessageQueue資料結構。
建立一個線程的時候，並不會自動建立其MessageQueue。通常使用一個Looper對象對該線程的MessageQueue進行管理。主線程建立時，會建立一個預設的Looper對象，而Looper對象的建立，將自動建立一個Message Queue。其他非主線程，不會自動建立Looper，要需要的時候，通過調用prepare函數來實現。
java.util.concurrent對象分析

對於過去從事Java開發的程式員不會對Concurrent對象感到陌生吧，他是JDK 1.5以後新增的重要特性作為掌上裝置，我們不提倡使用該類，考慮到Android為我們已經設計好的Task機制，我們這裡Android開發網對其不做過多的贅述。

Task以及AsyncTask

在Android中還提供了一種有別於線程的處理方式，就是Task以及AsyncTask，從開原始碼中可以看到是針對Concurrent的封裝，開發人員可以方便的處理這些非同步任務。 當然涉及到同步機制的方法和技巧還有很多，考慮時間和篇幅問題不再做過多的描述。