4.5 Android 中多线程的用法大全

当我们需要执行一些耗时操作，比如说发起一条网络请求时，考虑到网速等其他原因，服务器未必会立刻响应我们的请求，如果不将这类操作放在子线程里去运行，就会导致主线程被阻塞住，从而影响用户对软件的正常使用，那么这就需要用到异步处理的知识，下面我们就开始相关的学习。

本节例程下载地址：WillFlowThread

一、线程的基本用法

1、继承 Thread

Android 多线程编程其实并不比 Java 多线程编程特珠，基本都是使用相同的语法。比如定义一个线程只需要新建一个类继承自 Thread，然后重写父类的 run() 方法，并在里面编写耗时逻辑即可，如下所示：

        class MyThread extends Thread {
            @Override
            public void run() {
                // 处理具体的逻辑
            }
        }

那么该如何启动这个线程呢？其实也很简单，只需要 new 出 MyThread 的实例，然后调用它的 start() 方法，这样 run() 方法中的代码就会在子线程当中运行了，如下所示：

new MyThread().start();

2、实现 Runnable 接口

当然，使用继承的方式耦合性有点高，更多的时候我们都会选择使用实现 Runnable 接口的方式来定义一个线程，如下所示：

        class MyThread implements Runnable {
            @Override
            public void run() {
                // 处理具体的逻辑
            }
        }

如果使用了这种写法，启动线程的方法也需要进行相应的改变，如下所示：

MyThread myThread = new MyThread();
new Thread(myThread).start();

可以看到， Thread 的构造函数接收一个 Runnable 参数，而我们 new 出的 MyThread 正是一个实现了 Runnable 接口的对象，所以可以直接将它传入到 Thread 的构造函数里。接着调用 Thread 的 start() 方法， run() 方法中的代码就会在子线程当中运行了。

当然，如果你不想专门再定义一个类去实现 Runnable 接口，也可以使用匿名类的方式，这种写法更为常见，如下所示：

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 处理具体的逻辑
            }
        }).start();

了解了线程的基本用法后，下面我们来看一下 Android 多线程编程与 Java 多线程编程不同的地方。

二、在子线程中更新 UI

和许多其他的 GUI 库一样， Android 的 UI 也是线程不安全的。也就是说，如果想要更新应用程序里的 UI 元素，则必须在主线程中进行，否则就会出现异常。

首先修改 activity_main.xml 中的代码，如下所示：

布局文件中定义了两个控件， TextView 用于在屏幕的正中央显示一个 Hello world 字符串， Button 用于改变 TextView 中显示的内容，我们希望在点击 Button 后可以把 TextView 中显示的字符串改成 Nice to meet you。

接下来修改 MainActivity 中的代码，如下所示：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Button mButton;
    private TextView mTextView;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mTextView = (TextView) findViewById(R.id.text);
        mButton = (Button) findViewById(R.id.button_thread);
        mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        mTextView.setText("Nice to meet you");
                    }
                }).start();
            }
        });
    }
}

可以看到，我们在 Change Text 按钮的点击事件里面开启了一个子线程，然后在子线程中调用 TextView 的 setText() 方法将显示的字符串改成 Nice to meet you。代码的逻辑非常简单，只不过我们是在子线程中更新 UI 的。

现在运行一下程序，并点击异步请求按钮，你会发现程序果然崩溃了！

然后观察 LogCat 中的错误日志，可以看出是由于在子线程中更新 UI 所导致的：

由此证实了 Android 确实是不允许在子线程中进行 UI 操作的。但是有些时候，我们必须在子线程里去执行一些耗时任务，然后根据任务的执行结果来更新相应的 UI 控件。对于这种情况， Android 提供了一套异步消息处理机制，完美地解决了在子线程中进行UI 操作的问题，接下来我们看一下它的用法。

修改 MainActivity 中的代码，如下所示：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    
    public static final int UPDATE_TEXT = 0;
    ......
    private Handler mHandler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case UPDATE_TEXT:
                    // 在这里可以进行UI操作
                    mTextView.setText("Nice to meet you");
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        ......
        mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Message message = new Message();
                        message.what = UPDATE_TEXT;
                        mHandler.sendMessage(message); // 将Message对象发送出去
                    }
                }).start();
            }
        });
    }
}

可以看到，这次我们并没有在子线程里直接进行 UI 操作，而是创建了一个 Message（android.os.Message）对象，并将它的 what 字段的值指定为 UPDATE_TEXT，然后调用 Handler 的 sendMessage() 方法将这条 Message 发送出去。很快，Handler 就会收到这条 Message，并在 handleMessage() 方法中对它进行处理。注意此时 handleMessage() 方法中的代码就是在主线程当中运行的了，所以我们可以放心地在这里进行 UI 操作。接下来对 Message 携带的 what 字段的值进行判断，如果等于UPDATE_TEXT，就将 TextView 显示的内容改成 Nice to meet you。

现在重新运行程序，可以看到点击按钮后的效果：

这样我们就已经掌握了 Android 异步消息处理的基本用法，使用这种机制就可以出色地解决掉在子线程中更新 UI 的问题。不过恐怕我们对它的工作原理还不是很清楚，下面我们就来分析一下 Android 异步消息处理机制到底是如何工作的。

三、解析异步消息处理机制

Android 中的异步消息处理主要由四个部分组成， Message、 Handler、 MessageQueue 和 Looper。其中 Message 和 Handler 在刚才我们已经接触过了，而 MessageQueue 和 Looper 对于我们来说还是全新的概念，下面我就对这四个部分进行一下简要的介绍。

1. Message

Message 是在线程之间传递的消息，它可以在内部携带少量的信息，用于在不同线程之间交换数据。刚才我们使用到了 Message 的 what 字段，除此之外我们还可以使用 arg1 和 arg2 字段来携带一些整型数据，使用 obj 字段携带一个 Object 对象。

2. Handler

Handler 顾名思义也就是处理者的意思，它主要是用于发送和处理消息的。发送消息一般是使用 Handler 的 sendMessage() 方法，而发出的消息经过一系列地辗转处理后，最终会传递到 Handler 的 handleMessage() 方法中。

3. MessageQueue

MessageQueue 是消息队列的意思，它主要用于存放所有通过 Handler 发送的消息。这部分消息会一直存在于消息队列中等待被处理，每个线程中只会有一个 MessageQueue 对象。

4. Looper

Looper 是每个线程中的 MessageQueue 的管家，调用 Looper 的 loop() 方法后，就会进入到一个无限循环当中，然后每当发现 MessageQueue 中存在一条消息，就会将它取出，并传递到 Handler 的 handleMessage( )方法中，每个线程中也只会有一个 Looper 对象。

了解了 Message、 Handler、 MessageQueue 以及 Looper 的基本概念后，我们再来对异步消息处理的整个流程梳理一遍：

• 首先需要在主线程当中创建一个 Handler 对象，并重写 handleMessage() 方法。然后当子线程中需要进行 UI 操作时，就创建一个 Message 对象，并通过 Handler 将这条消息发送出去。
• 之后这条消息会被添加到 MessageQueue 的队列中等待被处理，而 Looper 则会一直尝试从 MessageQueue 中取出待处理消息，最后分发回 Handler 的 handleMessage() 方法中。
• 由于 Handler 是在主线程中创建的，所以此时 handleMessage() 方法中的代码也会在主线程中运行，于是我们在这里就可以安心地进行 UI 操作了。

整个异步消息处理机制的流程示意图：

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一条 Message 经过这样一个流程的辗转调用后，也就从子线程进入到了主线程，从不能更新 UI 变成了可以更新 UI，整个异步消息处理的核心思想也就是如此。

四、使用 AsyncTask

为了更加方便我们在子线程中对 UI 进行操作， Android 还提供了另外一些好用的工具， AsyncTask 就是其中之一。借助 AsyncTask，即使我们对异步消息处理机制完全不了解，也可以十分简单地从子线程切换到主线程。当然， AsyncTask 背后的实现原理也是基于异步消息处理机制的，只是 Android 帮我们做了很好的封装而已。

首先来看一下 AsyncTask 的基本用法，由于 AsyncTask 是一个抽象类，所以如果我们想使用它，就必须要创建一个子类去继承它。在继承时我们可以为 AsyncTask 类指定三个泛型参数，这三个参数的用途如下：

1. Params

在执行 AsyncTask 时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用。

2. Progress

后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前的进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位。

3. Result

当任务执行完毕后，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型。

所以一个最简单的自定义 AsyncTask 就可以写成如下方式：

    class DownloadTask extends AsyncTask {
        ……
    }

这里我们把 AsyncTask 的第一个泛型参数指定为 Void，表示在执行 AsyncTask 的时候不需要传入参数给后台任务。第二个泛型参数指定为 Integer，表示使用整型数据来作为进度显示单位。第三个泛型参数指定为 Boolean，则表示使用布尔型数据来反馈执行结果。

当然，目前我们自定义的 DownloadTask 还是一个空任务，并不能进行任何实际的操作，我们还需要去重写 AsyncTask 中的几个方法才能完成对任务的定制。经常需要去重写的方法有以下四个：

1. onPreExecute()

这个方法会在后台任务开始执行之前调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框等。

2. doInBackground(Params...)

这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，我们应该在这里去处理所有的耗时任务。任务一旦完成就可以通过 return 语句来将任务的执行结果返回，如果 AsyncTask 的第三个泛型参数指定的是 Void，就可以不返回任务执行结果。注意，在这个方法中是不可以进行 UI 操作的，如果需要更新 UI 元素，比如说反馈当前任务的执行进度，可以调用 publishProgress(Progress...) 方法来完成。

3. onProgressUpdate(Progress...)

当在后台任务中调用了 publishProgress(Progress...) 方法后，这个方法就会很快被调用，方法中携带的参数就是在后台任务中传递过来的。在这个方法中可以对 UI 进行操作，利用参数中的数值就可以对界面元素进行相应地更新。

4. onPostExecute(Result)

当后台任务执行完毕并通过 return 语句进行返回时，这个方法就很快会被调用。返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据来进行一些 UI 操作，比如说提醒任务执行的结果，以及关闭掉进度条对话框等。

所以一个比较完整的自定义 AsyncTask 就可以写成如下方式：

/**
 * Created by   : WGH.
 */
public class DownloadTask extends AsyncTask {

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        progressDialog.show(); // 显示进度对话框
    }

    @Override
    protected Boolean doInBackground(Void... voids) {
        try {
            while (true) {
                int downloadPercent = doDownload();
                publishProgress(downloadPercent);
                if (downloadPercent >= 100) {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        // 在这里更新下载进度
        progressDialog.setMessage("Downloaded " + values[0] + "%");
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(Boolean result) {
        progressDialog.dismiss(); // 关闭进度对话框
        // 在这里提示下载结果
        if (result) {
            Toast.makeText(context, "Download succeeded", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        } else {
            Toast.makeText(context, " Download failed", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }
}

在这个 DownloadTask 中，我们在 doInBackground() 方法里去执行具体的下载任务。这个方法里的代码都是在子线程中运行的，因而不会影响到主线程的运行。doDownload() 这个方法用于计算当前的下载进度并返回，我们假设这个方法已经存在了。在得到了当前的下载进度后，下面就该考虑如何把它显示到界面上了，由于 doInBackground() 方法是在子线程中运行的，在这里肯定不能进行 UI 操作，所以我们可以调用 publishProgress() 方法并将当前的下载进度传进来，这样 onProgressUpdate() 方法就会很快被调用，在这里就可以进行 UI 操作了。

当下载完成后， doInBackground() 方法会返回一个布尔型变量，这样 onPostExecute() 方法就会很快被调用，这个方法也是在主线程中运行的。然后在这里我们会根据下载的结果来弹出相应的 Toast 提示，从而完成整个 DownloadTask 任务。

总之使用 AsyncTask 的诀窍就是：在 doInBackground()方法中去执行具体的耗时任务，在 onProgressUpdate() 方法中进行 UI 操作，在 onPostExecute() 方法中执行一些任务的收尾工作。

如果想要启动这个任务，只需编写以下代码即可：

new DownloadTask().execute();

以上就是 AsyncTask 的基本用法，我们并不需要去考虑什么异步消息处理机制，也不需要专门使用一个 Handler 来发送和接收消息，只需要调用一下 publishProgress() 方法就可以轻松地从子线程切换到 UI 线程了。

注意：虽然 AsyncTask 让我们的异步工作变得如此简单，但是使用工作线程时可能会遇到另一个问题，即：运行时配置变更（例如：用户更改了屏幕方向）导致 Activity 意外重启，这可能会销毁工作线程。关于如何在这种重启情况下坚持执行任务，以及如何在 Activity 被销毁时正确地取消任务，我们会在接下来的文章当中说明和解决。

五、线程安全方法

在某些情况下，我们实现的方法可能会从多个线程调用，因此编写这些方法时必须确保其满足线程安全的要求。

这一点主要适用于可以远程调用的方法，如绑定服务中的方法。如果对 IBinder 中所实现方法的调用源自运行 IBinder 的同一进程，则该方法在调用方的线程中执行。但是，如果调用源自其他进程，则该方法将在从线程池选择的某个线程中执行（而不是在进程的 UI 线程中执行），线程池由系统在与 IBinder 相同的进程中维护。例如，即使服务的 onBind() 方法将从服务进程的 UI 线程调用，在 onBind() 返回的对象中实现的方法仍会从线程池中的线程调用。 由于一个服务可以有多个客户端，因此可能会有多个池线程在同一时间使用同一 IBinder 方法。因此，IBinder 方法必须实现为线程安全方法。

同样，我们之前讲解的内容提供程序也可接收来自其他进程的数据请求。尽管 ContentResolver 和 ContentProvider 类隐藏了如何管理进程间通信的细节，但响应这些请求的 ContentProvider 方法（query()、insert()、delete()、update() 和 getType() 方法）将从内容提供程序所在进程的线程池中调用，而不是从进程的 UI 线程调用。 由于这些方法可能会同时从任意数量的线程调用，因此它们也必须实现为线程安全方法。

关于线程安全方法我们会在之后的文章当中加以说明和解决。

点此进入：GitHub开源项目“爱阅”。

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