Android多线程机制详细解析

或许你曾经需要项目中进行后台工作比如数据库访问或者网络连接，如果你按照以前的做法，直接在点击事件或者onCreate方法中直接调用访问数据库或者服务器的方法，你就会遇到大多数Android程序员都遇到过的这么一个错误：android.view.ViewRootImpl$CalledFromWrongThreadException

报出这个错误的原因？我们首先要来了解一下Android的多线程机制：

在Android中，必须遵循单线程模式，即：
1.UI线程就是主线程，后台任务不能出现在主线程中，也就是不能阻塞UI线程
2.涉及UI更新的部分不能出现在工作线程中，也就是不要在UI线程之外访问Andoid的UI组件包
Android开发必须满足这两个要素，否则程序就会崩溃，Android开发中既有前台与用户的操作（UI的更新），也有后台与数据的连接（后台任务），比如你有一个页面，用户一点击查询，从后台数据库查询数据，返回给前台页面，页面再将数据罗列展示给用户，在这个过程中涉及到了前后台的交互，如果在点击查询的事件中直接调用select数据库的方法，程序就会崩溃。正确的做法应该是：点击查询后，开启子线程，在子线程里调用访问数据库的方法，然后子线程再将拿到的数据发送给主线程，在主线程中进行展示。

Android的消息机制中，主要涉及到这几个对象：Handler,MessageQueue,Looper,Message

什么是Message?

Message是一种消息体，用于装载需要发送的对象，Android中子线程与主线程之间通信的时候，就需要通过消息来传递，你可以理解为子线程与主线程之间进行“聊天”时所发送的“聊天消息”。

什么是MessageQueue?

MessageQueue消息队列是用来存放所有消息的，遵循先进先出规则（FIFO），如果一个线程需要接收来自其它线程的消息，则必须为其创建一个消息队列，将接收到的消息丢进这个队列中，当需要时再取出来。

什么是Looper?

Looper就相当于管理者的角色，管理当前所属线程的MessageQueue，循环不断地管理MessageQueue接收和分发Message。

什么是Handler?
Handler则相当于处理者的角色，处理和接收Looper派发出来的消息。

我们通过一段简单的代码片段来分析整个流程：

public class HandlerActivity extends Activity {
	
	//主线程的handler
	private Handler mainhandler;
	//子线程
	private Thread myThread;
	//用来展示数据
	private TextView textView;

	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_handler);
		
		textView = (TextView)this.findViewById(R.id.hello);
		
		mainhandler = new Handler(){
			public void handleMessage(android.os.Message msg) {
				switch(msg.what){
					case 1:
						textView.setText(msg.what+"已经取到数据");
				}
			};
		};
		
		myThread = new Thread(new Runnable(){

			@Override
			public void run() {
				//在此处进行数据库或者网络连接等后台操作
				Message msg = new Message();
				msg.obj = "取到的数据：hello";
				msg.what = 1;
				mainhandler.sendMessage(msg);
			}
			
		});
		myThread.start();
		
	}
	
	
}

可以看到，首先在主线程中创建了一个mainhandler，用来处理和接收子线程发送过来的消息。再创建了一个子线程myThread，在子线程中进行了访问数据库的操作，访问完成后让message将数据携带上，在这里模拟数据为"取到的数据：hello"，通过msg.obj将数据给message,msg.what是标志位，因为本例只有一个子线程，当有多个子线程的时候，handler需要辨识消息是属于哪个子线程发送的，就是通过what变量来分别。mainhandler.sendMessage(msg)是通过mainhandler将消息发送给主线程，在主线程中，通过handleMessage(android.os.Message msg)方法接收到消息，这里的参数正是子线程发送过来的消息，然后再通过switch分支处理消息，并进行UI更新-->textView.setText(msg.what+"已经取到数据")。

你会问，刚才的流程哪里有提到Looper以及MessageQueue?

其实，在刚才的流程中，只涉及了一个子线程，当有多个子线程时，主线程就需要与多个子线程进行交互，这个时候主线程接收到的消息就不止一两条，那么这些消息放在哪里呢？就放在MessageQueue中，而刚才说到handler是用来接收和处理消息的，其实handler并不是直接处理message，而是通过Looper来处理，Looper不断地从MessageQueue中循环取消息，一旦发现MessageQueue中有消息，就将其派发给handler去处理。

整个流程图如下：

AsynTask类：

以上讲解了Android中关于多线程之间的通信原理，但或许你会感觉这样比较麻烦，因此Android提供了AsynTask异步任务类，可以简化了一些工作线程和UI交互的操作：

首先，定义一个类继承于AsynTask类，并重写其中的方法：

class LoginTask extends AsyncTask<String, Void, Integer>{
	@Override
	protected Integer doInBackground(String... arg0) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//可在此处进行各种后台操作
		if(arg0.equals("")){
			//如果传进来的参数为空，返回1
			return 1;
		}
		else{
			//如果传进来的参数不为空，返回2
			return 2;
		}
	}
		
	@Override
	protected void onPostExecute(Integer result) {
		// TODO Auto-generated method stub
		super.onPostExecute(result);
		//这里接收的result即为上面doInBackground返回的结果
		if(result==1){
			//更新界面UI
			Intent intent = new Intent(MainActivity.this, HomePageActivity.class);
			startActivity(intent);
		}
		else{
			//更新界面UI
			new AlertDialog.Builder(MainActivity.this).setMessage("账号或密码错误！").setPositiveButton("确定", null).show();
		}
	}
		
		
}

其中，AsyncTask泛型有三个参数，第一个表示传入的参数类型，第二个表示进度值，第三个表示传出的结果类型
doInBackground方法是用来填写后台逻辑判断等工作任务，该方法会自动运行并将结果传递给onPostExecute方法
onPostExecute方法接收来自doInBackground的结果，因此，其参数类型要与doInBackground方法的返回参数的类型一致，在这个方法中根据后台传来的结果进行UI的更新。

上面我们已经定义好了一个AsynTask异步任务类，接下来只需要在主线程中调用：

LoginTask loginTask = new LoginTask();
loginTask.execute("1");  //通过execute方法进行运行。

Android线程如何实现循环调用AsynTask:

Handler handler = new Handler(){
	Runnable runnable = new Runnable(){
		public void run(){
			//要做的事情，此处产生AsynTask实例，并execute
			handler.postDelayed(this,1000);   //每1秒执行一次
		}
	};
}

关于Looper.prepare()和Looper.loop()方法：

在主线程（UI线程）里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么将直接使用主线程（UI线程）的Looper对象（系统已经帮我们创建了）； 在其它线程里，如果创建Handler时不传入Looper对象，那么，这个Handler将不能接收处理消息 。
Android中如果在子线程中新建Handler实例并在其handlerMessage方法中更新UI，则会报错，因为 android中只有主线程是默认带有Looper对象和消息队列的 ，而子线程是没有的，需要自己生成，所以只需要在生成handler实例前调用Looper.prepare()方法，在生成handler实例后调用Looper.loop()方法即可。

其中，Looper.prepare()表示为当前子线程创建一个消息队列，Looper.loop()表示不断地从消息队列中取数据

在一个Thread中Looper也是唯一的，一个Thread对应一个Looper，建立Handler的Looper来自哪个Thread，Handler就属于哪个Thread。如果子线程也需要接收消息时，则需要创建一个消息队列，即在子线程中Looper.prepare()/Looper.loop()

如果在子线程中，新建的handler是：handler = new Handler(Looper.getMainLooper())则表示等下handler发送的消息都仍然是发给主线程，因为现在它所关联的looper依旧是主线程的looper
如果在子线程中，新建的handler是：handler = new Handler(Looper.myLooper())则表示这个handler发送的消息都是发给当前子线程，因为现在它所关联的looper是当前线程的looper

当然，Android还为我们提供了一个HandlerThread类，用来开启一个含Looper对象的线程

该注意的点：

Handler中最好使用obtainMessage来获取消息对象，Handler.obtainMessage()会从消息池中获取一个Message对象，如果消息池中是空的，才会使用构造方法实例化一个新Message，这样能够节省资源消耗。

Android中即使Activity关闭或者onDestroy了，由它创建的子线程依然会继续在后台跑着，不会跟着结束直到系统资源吃紧才会回收，所以要养成习惯，将要关闭的线程在该Activity的onDestroy方法中进行集中关闭：
可以使用handler的handler.removeCallbacks(test)方法关闭子线程。