Android线程处理简述

 Android线程处理简述

         附件工程是有关Android线程的，里面对的&错的方式都有。遇到报错那就对了，先熟悉了，以后才更清楚不是吗^^。

         还有，运行结果就不都截图了，懒人一个T^T。

 

一、基础篇

1）UI线程概念

          Android为单线程模型。当一个程序第一次启动时，Android会自动创建一个对应的主线程（Main Thread）。它负责把事件分派到相应的控件，用于用户与Android控件进行交互。所以通常又被叫做 UI线程。

         在开发Android应用时必须遵守单线程模型的原则： Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。

         简单表述为：1、不要阻塞UI线程；2、只能在主线程操作UI。

 

         详见Android帮助文档Dev Guide,左侧栏Processes and Threads。

 

2）UI线程示例

2.1）UI线程阻塞

         不考虑Android单线程模型，将所有任务都在该线程中执行，尤其是某些耗时操作，会使得整个用户界面被阻塞。从用户角度来看，就是按键或触屏后响应很慢甚至毫无响应。而且当应用程序阻塞的时间过长时，Android还会向用户提示一个无响应的对话框（不截了==）。

 

2.2）非主线程更新UI

         1、LogCat会报如下的错误消息：

         Uncaught handler: thread Thread-9 exiting due to uncaught exception。

         android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.

         2、Android会向用户提示一个强行关闭的对话框（又不截了==）。

 

2.3）非主线程更新UI

         三种方式：①Handler；②View.post(Runnable)；③Activity.runOnUiThread(Runnable)。

 

2.4）好了，开始动手测试吧^^

public class UIThreadActivity extends BaseActivity {

    /** 标签 */
    private TextView textView;

    /** Runnable */
    private Runnable runnable = new Runnable() {

        @Override
        public void run() {
            logThreadId(); // 打印当前线程ID
            textView.setText(tag + ", I'm Join!"); // 执行UI操作
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.ui_thread);
        tag = "UIThreadActivity";
        textView = (TextView) findViewById(R.id.textView);
    }

    /** 1.1 UI线程阻塞 */
    public void blockUi(View v) {
        tag = "blockUi";
        logThreadId(); // 打印当前线程ID

        /* 读取网页内容并显示 */
        textView.setText("开始读取网页！"); // 该步可能未显示，为什么？
        StringBuffer document = loadHtml("http://www.google.com"); // 耗时操作：读取网页源码
        textView.setText(null == document ? "读取失败！" : document.toString()); // 显示网页源码
        /**
         * 1.观察按钮呈按下状态持续时间<br>
         * 2.尝试在按钮呈按下状态时，进行按键和触屏操作<br>
         */
    }

    /** 1.2 非主线程更新UI */
    public void updateUi(View v) {
        tag = "updateUi";
        new Thread(runnable).start();
    }

    /** 2.1 方法1：Handler */
    public void methodOne(View v) {
        tag = "methodOne";
        // Can't create handler inside thread that has not called
        // Looper.prepare();
        final Handler handler = new Handler();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                logThreadId(); // 打印当前线程ID
                handler.post(runnable);
                // handler.postDelayed(runnable, 1000);
            }
        }).start();
    }

    /** 2.2 方法2: View.post(Runnable) */
    public void methodTwo(View v) {
        tag = "methodTwo";
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                logThreadId(); // 打印当前线程ID
                textView.post(runnable);
                // textView.postDelayed(runnable, 1000);
            }
        }).start();
    }

    /** 2.3 方法3：Activity.runOnUiThread(Runnable) */
    public void methodThree(View v) {
        tag = "methodThree";
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                logThreadId(); // 打印当前线程ID
                runOnUiThread(runnable);
            }
        }).start();
    }

    /**
     * 读取网页源码
     */
    private StringBuffer loadHtml(String urlStr) {
        try {
            StringBuffer doc = new StringBuffer();
            URL url = new URL(urlStr);
            URLConnection conn = url.openConnection();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    conn.getInputStream()));
            String line = null;
            while ((line = reader.readLine()) != null)
                doc.append(line);
            reader.close();
            return doc;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

}

         亲，记得看Log日志出的线程id哦。（卖下萌，不介意吧？）

 

二、提高篇

1）Android消息处理机制

         熟悉Android开发的可能知道其应用程序都是由消息驱动的。参考了Windows的消息循环机制，Android系统通过Handler、Thread、Looper以及MessageQueue实现了这种消息机制。相关的类都被定义在了package android.os。

         推荐这篇博客咯—— 解析Android消息处理机制。（这个，那个，还建模==）

 

2）实用的消息处理方式

2.1）Thread实现消息循环

/** 1.1 Thread实现消息循环 */
public void methodOne(View v) {
    tag = "methodOne";

    // 创建一个LooperThread对象，实现了消息循环
    LooperThread thread = new LooperThread();
    // 必须启动这个线程
    thread.start();

    // 创建一个消息对象并设置信息
    Message msg = new Message();
    Bundle bundle = new Bundle();
    bundle.putString("key", "1.1 Thread实现消息循环");
    msg.setData(bundle);
    // 发送消息对象
    thread.mHandler.sendMessage(msg);
}

/** 实现消息循环的线程（在Android索引文档android.os.Looper的概述里有介绍） */
private class LooperThread extends Thread {
    public Handler mHandler;

    public void run() {
        Looper.prepare();

        mHandler = new Handler() {
            public void handleMessage(Message msg) {
                // process incoming messages here
                logThreadId(); // 打印当前线程ID
                Log.e(tag, msg.getData().getString("key"));
            }
        };

        Looper.loop();
    }
}

         如果不使用Looper.prepare()及loop()的话，就不能创建Handler将消息处理加入到Looper中。LogCat会报“Can't create handler inside thread that has not called Looper.prepare();”的错误信息。

 

2.2）Handler与Looper相关联

         如果构造一个无参的Handler对象，它将自动与当前运行线程相关联。可以注意Handler相关例子中打印出的当前线程ID信息。

         而与Looper相关联，需要创建一个带参数的Handler对象。注意：此时线程类应该是一个HandlerThread类，一个Looper类的Thread类。

/** 1.2 Handler与Looper相关联 */
public void methodTwo(View v) {
    tag = "methodTwo";

    // 生成一个HandlerThread对象，使用Looper来处理消息队列
    HandlerThread thread = new HandlerThread("MyThread");
    // 必须启动这个线程
    thread.start();
    // 将一个线程绑定到Handler对象上，则该Handler对象就可以处理线程的消息队列
    MyHandler myhandler = new MyHandler(thread.getLooper());
    // 从Handler中获取消息对象
    Message msg = myhandler.obtainMessage();
    // 设置消息对象信息
    Bundle bundle = new Bundle();
    bundle.putString("key", "1.2 Handler与Looper相关联");
    msg.setData(bundle);
    // 将消息对象发送给目标对象Handler
    msg.sendToTarget();
}

/** 重写Handler的消息处理方法 */
private class MyHandler extends Handler {

    // 带有参数的构造函数
    public MyHandler(Looper looper) {
        super(looper);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        // process incoming messages here
        logThreadId(); // 打印当前线程ID
        Log.e(tag, msg.getData().getString("key"));
    }
}

 

         所以，Wifi的HandlerThread，WifiHandler可以这样实例化（推荐博客有述）： 

HandlerThread wifiThread = new HandlerThread("WifiService");
wifiThread.start();
mWifiHandler = new WifiHandler(wifiThread.getLooper());

 

2.3）Hanlder与Thread实现异步

         在新线程中执行耗时操作，结束后通过Handler来更新UI。

/** 1.3 Hanlder与Thread实现异步 */
public void methodThree(View v) {
    tag = "methodThree";
    /* 初始化进度条 */
    progressBar.setProgress(0);
    progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
    // 新线程执行某操作
    new ProgressThread(0).start();
}

/** 更新UI */
private Handler myHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        progressBar.setProgress(msg.getData().getInt("key"));
    }
};

/** 新线程任务 */
private class ProgressThread extends Thread {

    private int progress;

    public ProgressThread(int progress) {
        this.progress = progress;
    }

    @Override
    public void run() {

        try {
            while (progress <= 100) {

                progress += 5; // 进度+5

                // doSomething(); // 执行耗时操作
                Thread.sleep(100);

                // 从Handler中获取消息对象
                Message msg = myHandler.obtainMessage();
                // 设置消息对象信息
                Bundle b = new Bundle();
                // 向Handler发送消息，更新UI
                b.putInt("key", progress);
                msg.setData(b);
                myHandler.sendMessage(msg);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3）Android异步线程——AsyncTask

         当任务需要复杂操作并频繁更新UI时，上述的非主线程访问UI方法会使得代码结构复杂和难以理解。所以Android1.5提供了一个工具类AsyncTask，用以创建与用户界面交互的长时间任务。也在被定义在了package android.os。

         AsyncTask定义了3种泛型类型： Params, Progress and Result；4个执行步骤：onPreExecute, doInBackground, onProgressUpdate and onPostExecute。

 

3.1）泛型类型

         1) Params，发送给后台任务处理的参数类型

         2) Progress，后台任务过程中发布的进度单位

         3) Result，后台任务结束后返回的结果类型

         想了解泛型类型的话，可参见我的 Java泛型应用浅析一文^^。

 

3.2）执行步骤

         1) onPreExecute()，该方法将在执行实际的后台操作前被UI thread调用。可以在该方法中做一些准备工作，如在界面上显示一个进度条。

         2) doInBackground(Params...)，将在onPreExecute方法执行后马上执行，该方法运行在后台线程中。这里将主要负责执行那些很耗时的后台计算工作。可以调用 publishProgress方法来更新实时的任务进度。该方法是抽象方法，子类必须实现。

         3) onProgressUpdate(Progress...)，在publishProgress方法被调用后，UI thread将调用这个方法从而在界面上展示任务的进展情况，例如通过一个进度条进行展示。

         4) onPostExecute(Result)，在doInBackground执行完成后，onPostExecute方法将被UI thread调用，后台的计算结果将通过该方法传递到UI thread。

 

         onPostExecute的参数为doInBackground的返回值，类型由第三个泛型类型所指定。例子里仅是String，也可以是你自己的实体类、接口什么的。

 

3.3）使用准则

         1) Task的实例必须在UI thread中创建

         2) execute方法必须在UI thread中调用

         3) 不要手动的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result)，

doInBackground(Params...), onProgressUpdate(Progress...)这几个方法

         4) 该task只能被执行一次，否则多次调用时将会出现异常

 

3.4）任务取消

         一个任务在任何时候都能够通过调用cancel(boolean)而取消。调用这个方法，将使得随后调用的isCancelled()返回true。并且在执行完 doInBackground(Object[])后，会去调用onCancelled(Object)而不再是onPostExecute(Object)方法。

         为了确保任务能够尽快的被取消，可以在doInBackground(Object[])内定期校验isCancelled()的返回值（例如在循环判断中）。

 

3.5）样例程序

/** 2 Android异步线程——AsyncTask */
public void methodFour(View v) {
    tag = "methodFour";
    new LoadHtmlTask(this).execute("http://www.baidu.com"); // 执行读取网页任务
    // new LoadHtmlTask(this).execute("http://www.google.com"); // 获取不到内容长度
    // new LoadHtmlTask(this).execute("http://www.sina.com"); // 获取大量网页数据
}

/** 读取网页任务 */
private class LoadHtmlTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {

    private Context mContext;
    private ProgressDialog dialog; // 进度框

    public LoadHtmlTask(Context context) {
        this.mContext = context;
        initDialog(); // 初始化进度对话框
    }

    /** 初始化进度对话框 */
    private void initDialog() {
        dialog = new ProgressDialog(mContext);
        dialog.setMax(100); // 设置最大进度值
        dialog.setTitle("Loading..."); // 设置标题
        dialog.setCancelable(false); // 设为返回键不可取消
        dialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL); // 设为进度条样式
        // 增加取消按钮及其事件
        dialog.setButton("取消", new DialogInterface.OnClickListener() {
            public void onClick(DialogInterface dialog, int i) {
                dialog.dismiss(); // 取消显示
                cancel(true); // 取消并中断任务
            }
        });
    }

    /** doInBackground之前，在主线程执行 */
    @Override
    protected void onPreExecute() {
        logThreadId("onPreExecute()"); // 打印当前线程ID
        dialog.show(); // 显示进度对话框
    }

    /** onPreExecute()之后，在后台线程执行 */
    @Override
    protected String doInBackground(String... params) {
        logThreadId("doInBackground"); // 打印当前线程ID
        // 未传入参数直接返回
        if (null == params || params.length <= 0) {
            return "请确认输入了网址参数！";
        }
        try {
            // 创建HttpGet对象，params[0]为url
            HttpGet httpGet = new HttpGet(params[0]);

            // 发送Http Get请求，并返回HttpResponse对象
            HttpResponse response = new DefaultHttpClient()
                    .execute(httpGet);
            // 判断响应状态，200表示成功响应
            if (response.getStatusLine().getStatusCode() == 200) {
                HttpEntity entity = response.getEntity(); // 获取返回结果

                long length = entity.getContentLength(); // 获取内容长度（google获取不到）
                boolean getLen = length > 0 ? true : false; // 判断是否获取了内容长度

                InputStream is = entity.getContent(); // 获取响应内容
                if (is != null) {
                    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                    byte[] buf = new byte[128];
                    int ch = -1;
                    long count = 0;
                    while ((ch = is.read(buf)) != -1 && !isCancelled()) { // 同时还未取消
                        baos.write(buf, 0, ch);
                        count += ch;
                        if (getLen) { // 获取了内容长度时
                            // 调用publishProgress()更新进度
                            publishProgress((int) ((count / (float) length) * 100));
                        }
                    }
                    is.close();
                    baos.close();
                    return new String(baos.toByteArray()); // 返回结果
                }
                return "无返回内容！";
            } else {
                return "服务器未响应或失败！";
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return "程序异常啦！";
    }

    /** 调用了publishProgress()，在主线程执行 */
    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        // logThreadId("onProgressUpdate"); // 打印当前线程ID
        dialog.setProgress(values[0]);
    }

    /** 未调用了cancel()，doInBackground()结束后，在主线程执行 */
    @Override
    protected void onPostExecute(String result) {
        logThreadId("onPostExecute(result)"); // 打印当前线程ID
        dialog.dismiss(); // 取消显示
        showMsg(result); // 显示结果
    }

    /** 调用了cancel()，doInBackground()结束后，在主线程执行 */
    @Override
    protected void onCancelled() {
        logThreadId("onCancelled"); // 打印当前线程ID
        showMsg("用户取消了该任务！");
    }

    /** 提示框显示消息 */
    private void showMsg(String message) {

        // message内容过多时，提示框显示会延迟，例如sina
        new AlertDialog.Builder(mContext)
                .setTitle("消息")
                .setMessage(message)
                .setNegativeButton("关闭",
                        new DialogInterface.OnClickListener() {
                            @Override
                            public void onClick(DialogInterface dialog,
                                    int which) {
                                dialog.dismiss();
                            }
                        }).show();
    }

}

 

三、扩展篇

1）Service中的Toast

         Service中不能直接使用Toast提示信息，推荐如下方式：

private Handler handler; // Handler

Override
public void onCreate() {
    Log.i("onCreate", "==onCreate==");
    super.onCreate();

    handler = new Handler(Looper.getMainLooper()); // 使用应用的主消息循环
}

/**
 * Toast提示（service中toast不能直接显示）
 */
private void showToast(final int resId, final Object... formatArgs) {
    handler.post(new Runnable() {
        public void run() {
            Toast.makeText(getApplicationContext(),
                    getString(resId, formatArgs), Toast.LENGTH_SHORT)
                    .show();
        }
    });
    // 以下方式只能显示一次
    // Looper.prepare();
    // Toast.makeText(this, resId, Toast.LENGTH_SHORT).show();
    // Looper.loop();
}

2）Java线程池

         一些简单常用的线程池，只需使用Executors类里面提供了一些静态工厂，如下：

         1）newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

         2）newFixedThreadPool：创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

         3）newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

         4）newScheduledThreadPool：创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

         5）newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

         或者使用ThreadPoolExecutor，更加定制化地构造线程池。它们都被定义在package java.util.concurrent。

 

         线程池技术是为了减少频繁创建和销毁线程的系统开销，适用情况有：1）单个任务时间很短、处理请求巨大；2）有突发性大量任务请求；3）需要迅速响应的性能要求等。

 

public class TestPool implements Runnable {

    private static final String TAG = "TestPool"; // 标记

    private ExecutorService service; // 线程池

    public TestPool() {
        // service = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 创建一个单任务线程池
        service = Executors.newFixedThreadPool(3); // 创建最多同时运行3个任务线程池
    }

    /** 增加一个线程任务 */
    public void addTask() {
        service.execute(this);
    }

    /** 线程任务 */
    @Override
    public void run() {
        log(1); // 显示日志
        try {
            Thread.sleep(5 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log(2); // 显示日志
    }

    /** 显示日志 */
    private void log(int which) {
        String result = 1 == which ? "，任务开始！" : "，任务结束！";
        Log.e(TAG, "线程：" + String.valueOf(Thread.currentThread().getId())
                + result);
    }

}

 

3）Java线程同步

          多线程并发访问同一数据时，就会有同步的需求。Java内在的同步机制包含：同步块（或方法）和 volatile 变量。同步块（或方法）通过synchronized关键字声明，而volatile可被看做是轻量级的synchronized。

 

          Java为每个object分配了一个monitor，相关方法如下：

          1）obj.wait()方法将使本线程挂起，并释放obj对象的monitor。只有其他线程调用obj对象的notify()或notifyAll()时，才可以被唤醒。

          2）obj.notifyAll()方法唤醒所有该obj对象相关的沉睡线程，然后被唤醒的众多线程开始竞争obj对象的monitor占有权，最终得到的那个线程会继续执行下去，但其他线程还将继续等待。

          3）obj.notify()方法是随机唤醒一个沉睡线程。

          4）wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用。

 

          没多线程不需要同步，有多线程不一定需要同步。

 

public class TestSync {

    private Product product;
    private Consumer ConsumerA, ConsumerB;

    public TestSync() {
        product = new Product();
        ConsumerA = new Consumer("小怪兽A", product);
        ConsumerB = new Consumer("小怪兽B", product);
    }

    public void produce() {
        synchronized (product) {

            Log.e("TestSync", "\\(^o^)/，投掷一个果冻！");
            product.plus(); // 增加一个产品

            /* 优先使用notifyAll()，更容易让jvm找到最适合被唤醒的线程 */

            // product.notify(); // 唤醒一个线程
            product.notifyAll(); // 唤醒所有线程
        }
    }

    public void start() {
        ConsumerA.start();
        ConsumerB.start();
    }

    public void stop() {
        ConsumerA.stopEating();
        ConsumerB.stopEating();

        synchronized (product) {
            product.notifyAll(); // 唤醒所有线程
        }
    }

}

/** 产品 */
class Product {

    private int count = 0; // 产品数量

    public Product() {
    }

    /** 是否无产品 */
    public boolean isNull() {
        return count <= 0 ? true : false;
    }

    /** 增加产品 */
    public void plus() {
        count++;
    }

    /** 减少产品 */
    public void minus() {
        count--;
    }

}

/** 消费者 */
class Consumer extends Thread {

    private String name; // 消费者
    private Product product; // 产品
    private int count = 0; // 数量

    private boolean waitEating = true; // 标记

    public Consumer(String name, Product product) {
        this.name = name;
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (waitEating) {

            synchronized (product) {

                while (product.isNull() && waitEating) {
                    try {
                        Log.e(name, "（¯﹃¯），等待果冻中...");
                        product.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                if (waitEating) {
                    Log.e(name, "~\\(≧▽≦)/~，抢到了果冻！");
                    product.minus();
                    count++;
                }
            }
        }
        Log.e(name, "(～ o ～)~zZ，吃不下了。计：" + count);
    }

    public void stopEating() {
        waitEating = false;
    }

}

 

四、后记

         好吧，最后再截点图--！

 

 

 

 

 

         怎么一直是小怪兽A抢到的果冻？不应该啊T^T。

 

         ps：UI线程不太好阻塞，可以找个门户网站的主页（全是图==）、或者观察延迟时间。那个问题 “该步可能未显示，为什么？”不知道可以试下看看^^，为什么呢？