Android 多线程编程：IntentService & HandlerThread

Android 多线程开发的演变

因为 Android 是使用 Java 开发的，所以当我们谈及 Android 中的多线程，必然绕不过 Java 中的多线程编程。但在这篇文章中，我们不会过多地分析 Java 中的多线程编程的知识。我们会在以后分析 Java 并发编程的时候分析 Java 中的多线程、线程池和并发 API 的用法。

我们先来总结一下 Android 多线程编程的演变过程：

首先是 Java 的 Thread。因为本身在创建一个线程和销毁一个线程的时候会有一定的开销，当我们任务的执行时间相比于这个开销很小的时候，单独创建一个线程就显得不划算。所以，当程序中存在大量的、小的任务的时候，建议使用线程池来进行管理。

但我们一般也很少主动去创建线程池，这是因为——也许是考虑到开发者自己去维护一个线程池比较复杂—— Android 中已经为我们设计了 AsyncTask。AsyncTask 内部封装了一个线程池，我们可以使用它来执行耗时比较短的任务。但 AsyncTask 也有一些缺点：

1. 如果你的程序中存在很多的不同的任务的时候，你可能要为每个任务定义一个 AsyncTask 的子类。
2. 从异步线程切换到主线程的方式不如 RxJava 简洁。

所以，在实际开发的过程中，我通常使用 RxJava 来实现异步的编程。尤其是局部的优化、不值得专门定义一个 AsyncTask 类的时候，RxJava 用起来更加舒服。

上面的多线程创建的只是普通的线程，对系统来说，优先级比较低。在 Android 中还提供了 IntentService 来执行优先级相对较高的任务。启动一个 IntentService 任务的时候会将任务添加到其内部的、异步的消息队列中执行。此外，IntentService 又继承自 Service，所以这让它具有异步和较高的优先级两个优势。

在之前的文章中，我们已经分析过 AsyncTask、RxJava 以及用来实现线程切换的 Handler. 这里奉上这些文章的链接：

1. 《Android AsyncTask 源码分析》
2. 《RxJava2 系列-1：一篇的比较全面的 RxJava2 方法总结》
3. 《RxJava2 系列-2：背压和Flowable》
4. 《RxJava2 系列-3：使用 Subject》

在这里我们要分析 IntentService 和 HandlerThread，它们都会使用到 Android 中的 Handler 机制，你可以通过下面的文章来进行了解：

《Android 消息机制：Handler、MessageQueue 和 Looper》

1、异步消息队列：HandlerThread

如果你之前还没有了解过 Handler 的实现的话，那么最好通过我们上面的那篇文章 《Android 消息机制：Handler、MessageQueue 和 Looper》 了解一下。因为 HandlerThread 就是通过封装一个 Looper 来实现的。

1.1 HandlerThread 的使用

HandlerThread 继承自线程类 Thread，内部又维护了一个 Looper，Looper 内又维护了一个消息队列。所以，我们可以使用 HandlerThread 来创建一个异步的线程，然后不断向该线程发送任务。这些任务会被封装成消息放进 HandlerThread 的消息队列中被执行。所以，我们可以用 HandlerThread 来创建异步的消息队列。

在使用 HandlerThread 的时候有两个需要注意的地方：

1. 因为 HandlerThread 内部的 Looper 的初始化和开启循环的过程都在 run() 方法中执行，所以，在使用 HandlerThread 之前，你必须调用它的 start() 方法。
2. 因为 HandlerThread 的 run() 方法使用 Looper 开启一个了无限循环，所以，当不再使用它的时候，应该调用它的 quitSafely() 或 quit() 方法来结束该循环。

在使用 HandlerThread 的时候只需要创建一个它的实例，然后使用它的 Looper 来创建 Handler 实例，并通过该 Handler 发送消息来将任务添加到队列中。下面是一个使用示例：

myHandlerThread = new HandlerThread("MyHandlerThread");
myHandlerThread.start();
handler = new Handler( myHandlerThread.getLooper() ){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        // ... do something
    }
};
handler.sendEmptyMessage(1);

这里我们创建了 HandlerThread 实例之后用它来创建 Handler 然后通过 Handler 把任务加入到消息队列中进行执行。

显然，使用 HandlerThread 可以很轻松地实现一个消息队列。你只需要在创建了 Handler 之后向它发送消息，然后所有的任务将被加入到队列中执行。当然，它也有缺点。因为所有的任务将会被按顺序执行，所以一旦队列中有某个任务执行时间过长，那么就会导致后续的任务都会被延迟处理。

1.2 HandlerThread 源码解析

下面是该 API 的源码，实现也比较简单，我们直接通过注释来对主要部分进行说明：

public class HandlerThread extends Thread {
    int mPriority;
    int mTid = -1;
    Looper mLooper;
    private @Nullable Handler mHandler;

    public HandlerThread(String name) {
        super(name);
        mPriority = Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT;
    }
    
    protected void onLooperPrepared() { }

    // 在这个方法开启了 Looper 循环，因为是一个无限循环，所以不适用的时候应该将其停止
    @Override
    public void run() {
        mTid = Process.myTid();
        Looper.prepare();
        synchronized (this) {
            mLooper = Looper.myLooper();
            notifyAll();
        }
        Process.setThreadPriority(mPriority);
        onLooperPrepared();
        Looper.loop();
        mTid = -1;
    }
    
    // 获取该 HandlerThread 对应的 Looper
    public Looper getLooper() {
        if (!isAlive()) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            while (isAlive() && mLooper == null) {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) { }
            }
        }
        return mLooper;
    }

    public boolean quit() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quit();
            return true;
        }
        return false;
    }

    public boolean quitSafely() {
        Looper looper = getLooper();
        if (looper != null) {
            looper.quitSafely();
            return true;
        }
        return false;
    }

    // ... 无关代码
}

上面的代码比较简单明了，在 run() 方法中初始化 Looper 并执行。如果 Looper 还没有被创建，那么当调用 getLooper() 方法获取 Looper 的时候会让线程阻塞。当 Looper 创建完毕之后会唤醒所有阻塞的线程继续执行。另外，就是两个停止 Looper 的方法。它们基本上就是对 Looper 进行了一层封装。

2、IntentService

2.1 使用 IntentService

IntentService 继承自 Serivce，因此它比普通的多线程任务优先级要高。这使得它相比于普通的异步任务不容易被系统 kill 掉。它内部也是通过一个 Looper 来实现的，所以也是一种消息队列。在研究它的源码之前，我们先来看一下它的使用。

IntentService 的使用是比较简单的，只需要：1).继承它并实现其中的 onHandleIntent() 方法；2). 将 IntentService 注册到 manifest 中；3). 像开启一个普通的服务那样开启一个 IntentService 即可。下面是该类的一个使用示例：

public class FileRecognizeTask extends IntentService {

    public static void start(Context context) {
        Intent intent = new Intent(context, FileRecognizeTask.class);
        context.startService(intent);
    }
    
    public FileRecognizeTask() {
        super("FileRecognizeTask");
    }

    @Override
    protected void onHandleIntent(@androidx.annotation.Nullable @Nullable Intent intent) {
        // 你的需要异步执行的业务逻辑
    }
}

OK，介绍完了 IntentService 的使用，我们再来分析一下它的源码。

2.2 IntentService 源码分析

实现 IntentService 的时候使用到了我们上面分析过的 HandlerThread. 首先，在 onCreate() 回调方法中创建了一个 HandlerThread，然后使用它的 Looper 创建了一个 ServiceHandler：

HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService[" + mName + "]");
thread.start();
mServiceLooper = thread.getLooper();
mServiceHandler = new ServiceHandler(mServiceLooper);

ServiceHandler 是 IntentSerice 的内部类，其定义如下：

private final class ServiceHandler extends Handler {

    public ServiceHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        onHandleIntent((Intent)msg.obj);
        stopSelf(msg.arg1);
    }
}

ServiceHandler 用来执行被添加到队列中的消息。它会回调 IntentService 中的 onHandleIntent() 方法，也就是我们实现业务逻辑的方法。当消息执行完毕之后，会调用 Service 的 stopSelf(int) 方法来尝试停止服务。注意这里调用的是 stopSelf(int) 而不是 stopSelf()。它们之间的区别是，当还存在没有完成的任务的时候 stopSelf(int) 不会立即停止服务，而 stopSelf() 方法会立即停止服务。

IntentSerivce 的 onCreate() 方法会在第一次启动的时候被调用，来创建服务。而 onStartCommond() 方法会在每次启动的时候被调用。下面是该方法的定义。

@Override
public void onStart(@Nullable Intent intent, int startId) {
    Message msg = mServiceHandler.obtainMessage();
    msg.arg1 = startId;
    msg.obj = intent;
    mServiceHandler.sendMessage(msg);
}

@Override
public int onStartCommand(@Nullable Intent intent, int flags, int startId) {
    onStart(intent, startId);
    return mRedelivery ? START_REDELIVER_INTENT : START_NOT_STICKY;
}

onStartCommand() 内部调用了 onStart() 来处理请求。在 onStart() 方法中会通过 mServiceHandler 创建一个消息，并将该消息发送给 mServiceHandler. 该消息会在被 mServiceHandler 放进消息队列中排队，并在合适的时机被执行。

因此，我们可以总结一下 IntentService 的工作过程：首先，当我们第一次启动 IntentService 的时候会初始化一个 Looper 和 Handler；然后调用它的 onStartCommond() 方法，把请求包装成消息之后发送到消息队列中等待执行；当消息被 Handler 处理的时候会回调 IntentService 的 onHandleIntent() 方法来执行。此时，如果又有一个任务需要执行，那么 IntentService 的 onStartCommond() 方法会再次被执行并把请求封装之后放入队列中。当队列中的所有的消息都执行完毕，并且没有新加入的请求，那么此时服务就会自动停止，否则服务还会继续在后台执行。

这里，同样也应该注意下，IntentService 中的任务是按照被添加的顺序来执行的。

总结

以上就是我们对 IntentService 和 HandlerThread 的分析。它们都是使用了 Handler 来实现，所以搞懂它们的前提是搞懂 Handler。关于 Handler，还是推荐一下笔者的另一篇文章 《Android 消息机制：Handler、MessageQueue 和 Looper》。

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