关于Android中的消息机制和异步

Android中的异步

android中的应用开发，不像是写控制台程序，他是一种和UI相关的程序。几乎所有的UI应用程序都会有这样的要求：不能在主线程（即UI线程）中做耗时的操作。因为一般情况下，主线程负责处理消息和更新界面。其实更新界面也是基于消息驱动的。

在android设备上， 我们做的每个操作，比如按下菜单键或返回键，或者点击了界面上的一个按钮，这些事件 都会被封装成一个消息，发送到主线程的消息队列中。而主线程监听在他的消息队列上， 如果消息队列中进入了一个消息，那么主线程便取出这个消息，调用这个消息上的回调方法，如果主线程的消息队列中没有消息，那么主线程便会阻塞在队列上，直到一个消息的到来。这种消息机制可以用下面的一张图来解释（该图片来自百度）：

从这张图中可以看到android消息机制的几个角色：

• MessageQueue：消息队列。和线程绑定，用于存储当前线程的消息
• Looper：循环器。和线程绑定，用于控制消息循环。例如在消息队列为空时阻塞当前线程。
• Message：消息实体。
• Handler：句柄。和线程绑定，用于发送消息，并且负责消息的回调处理。

其实主线程中的所有代码都是由这种消息机制驱动的。比如我们熟悉的onCreate等回调方法，是框架向该应用程序的主线程的消息队列中发送了一个消息，然后由主线程基于这个消息，调用onrCreate等回调方法。

如果在主线程中做耗时的操作，比如IO和网络，那么主线程就会被长时间的占用，他的消息队列中还有其他消息就不能被即使处理，导致应用程序崩溃，这就是著名的ANR（application no response）错误。举个例子，主线程正在从数据库中读取大量的数据，这时你点击了界面上的一个按钮，这个事件被封装成消息发送到主线程的消息队列，等待主线程处理，由于主线程正在读数据，所以这个消息得不到及时的处理。

所以，在安卓应用开发中， 为了避免主线程被阻塞，将耗时的操作放到子线程中是非常重要的。最主要的处理方式是：

1. 主线程创建一个Handler对象，这个Handler对象在创建完成后就和主线程绑定在一起，他将消息发送到主线程的消息队列中，并且负责这个消息的处理。
2. 将耗时的操作放到一个新开的子线程中执行，并且传入主线程的Handler，在子线程执行完毕时，使用这个Handler发送一个消息到主线程的消息队列
3. 主线程的Looper（主线程创建时建立）控制主线程读取到这个消息
4. 主线程执行这个消息上的回调方法（一般情况下会回调Handler中的handleMessage方法）

代码的形式如下：

   Handler handlerMain = new Handler(){
    	
    	public void handleMessage(Message msg) {
    		switch (msg.what) {
    		
			case 1:
				// ...
				break;

			case 2:
				// ...
				break;

			case 3:
				// ...
				break;
			default:
				break;
			}
    		
    	};
    };

    private void downloadFile(){
    	
    	new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				// 在子线程下载文件
				
				//...
				//...
				//...
				
				
				//下载完成,发送通知
				
				Message msg = handlerMain.obtainMessage();
				msg.what = 1;
				
				//msg.sendToTarget();发送消息, 也可以这样写
				handlerMain.sendMessage(msg);
				
			}
		}).start();
    }

除此之外，为了方便于利用消息机制更新界面，Android特意创造了AsyncTask这个类。这个类的底层也是使用上述的消息机制，只不过进行了一些封装而已，此外AsyncTask中还使用了线程池技术。AsyncTask的使用方式如下：

AsyncTask<String, String, String> task = new AsyncTask<String, String, String>(){

		@Override
		protected String doInBackground(String... params) {
			
			// 在子线程下载文件
			
			//...
			//...
			//...
			
			//下载任务完成后, 会自动发送消息
			
			return null;
		}
		
		protected void onPostExecute(String result) {
			
			//主线程得到子线程发送的消息后,会回调到这个方法
			//该方法在主线程中执行
			
			//处理消息或更新界面
			
			//...
			//...
			//...
			
		};
    	
    };
    
    private void downloadFileAndUpdateUI(){
    	task.execute(null);
    }

较新的android版本中， 还引入了一些用于异步加载的API，这个异步加载的工具其实底层都是利用的Android的消息机制。

异步 or 同步

异步， 顾名思义就是不是同时执行的：这件事我干不了， 交给你来干， 你干完了之后通知我一下， 我再做一些后续工作。这样你来我往， 各自负责一部分事情， 就达到了异步的效果。

可是， 从上面的代码可以看出，这种根据消息机制实现的异步， 在代码上比较混乱， 阅读时需要跳转来阅读， 有时候阅读一个逻辑还需要跨越好几个文件， 也会在同一个文件的不同地方跳来跳去。

所以， 我们可不可以实现这样一种逻辑：这件事我干不了， 交给你来干，你快点干，干完之后也不用通知我了， 我等着你， 你干完之后， 我再干其他相关的事情。这是一种同步的机制，适用于执行时间不长的任务。

举个例子， 在上一篇博客 Android4.0网络操作必须放在子线程中中，有一个登录验证的网络操作，在4.0中只能放在子线程中执行，验证通过后要跳转到其他界面。要实现跳转到其他界面， 必须依赖于验证的结果，而验证是在子线程中进行的，跳转必须在主线程中进行，所以就必须使用异步， 再验证完成之后发送消息到主线程，在主线程中跳转。

其实这只是一个非常简单的http请求， 不会耗费很长时间，其实我们可以在主线程中等待这个操作完成后直接跳转界面。

在jdk5中的线程并发库中可以很方便的实现这种线程等待的逻辑。

1. 首先创建线程池ExecutorService
2. 调用ExecutorService的submit方法，传入一个任务对象Callable，返回一个结果Future
3. 在当前线程中调用Future对象的get方法， 等待后台任务执行完成返回结果

代码如下：

/**
	 * 登陆验证, 在主线程中直接调用, 主线程会等待后台线程验证的结果返回
	 * @param context
	 * @return 验证成功返回true, 反之返回false
	 */
	public static boolean userLoginCheckWaited(final Context context){
		
		//创建单个线程池, 将验证的网络操作放到子线程中
		ExecutorService singleTheadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
		
		//将验证任务提交到线程池中
		Future<Boolean> fu = singleTheadPool.submit(new Callable<Boolean>() {

			@Override
			public Boolean call() throws Exception {
				return ESDKUtils.userLoginCheck1(context);
			}
			
		});
		
		try {
			return fu.get();    			//等待验证结果的返回
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			return false;
		} 
	}

/**
* 网络操作放到后台线程中执行
*/
private static boolean userLoginCheck1( Context context){
		

		//设置登录验证的各项参数
        List<BasicNameValuePair> params = new LinkedList<BasicNameValuePair>();
        params.add(new BasicNameValuePair("yhid", userName));
        params.add(new BasicNameValuePair("yhkl", passwd));
        params.add(new BasicNameValuePair("sbid", DeviceTool.getDeviceId(context)));
        params.add(new BasicNameValuePair("clientIp", IPTool.getPsdnIp()));
        params.add(new BasicNameValuePair("ywxtbm", "BGPTNEW"));
        params.add(new BasicNameValuePair("ywxtmc", "办公平台升级"));


        URL url = null;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        BufferedReader reader = null;

        try{
            
        	//设置url地址    
            url = new URL(URLConstant.USER_LOGIN_CHEAK_ADDRESS);
            
            String paramString = URLEncodedUtils.format(params, "GBK");	//请求参数编码为GBK
            
            byte[] dataToSend = paramString.getBytes();					//post请求中的实体数据

            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            
            connection.setRequestMethod("POST");
            connection.setDoOutput(true);

这样的话， 可以直接在主线程中调用userLoginCheckWaited方法， 而不用再写异步相关的代码， 可以使代码大大简化。调用代码如下：

		//开始业务登陆验证, 验证用户名和密码的正确性,在主线程直接调用
		if(ESDKUtils.userLoginCheckWaited(this)){
			
			//跳转到界面
		}

我们还要明白一点， fu.get()方法是会阻塞的, 它等待后台任务的完成。所以要注意，在主线程中调用时， 它同样也会阻塞主线程。因此这种方式只适用于耗时很少的方法，比如验证登陆只是一个http请求，并且数据量很少，可以使用这种方法。如果是上传下载文件这类的操作，就不能使用这种方式了。