Android线程和Handler基础入门

现在大多数的移动设备已经变得越来越快,但是它们其实也不算是非常快。如果你想让你的APP既可以承受一些繁杂的工作而又不影响用户体验的话,那么必须把任务并行执行。在Android上,我们使用线程。

端一杯咖啡,然后仔细阅读这篇文章。我会给大家介绍一下线程的概念,还有在Java中怎么使用线程,在线程中怎么使用Handler等。

如果需要使用异步处理或者并行任务的话,那么你一定会用到线程。

什么是线程?

线程或者线程执行本质上就是一串命令(也是程序代码),然后我们把它发送给操作系统执行。

Multithreaded_process

一般来说,我们的CPU在任何时候一个核只能处理一个线程。多核处理器(目前大多数Android设备已经都是多核)顾名思义,就是可以同时处理多线程(通俗地讲就是可以同时处理多件事)。

多核处理与单核多任务处理的实质

上面我说的是一般情况,并不是所有的描述都是一定正确的。因为单核也可以用多任务模拟出多线程。

每个运行在线程中的任务都可以分解成多条指令,而且这些指令不用同时执行。所以,单核设备可以首先切换到线程1去执行指令1A,然后切换到线程2去执行指令2A,接着返回到线程1再去执行1B、1C、1D,然后继续切换到线程2,执行2B、2C等等,以此类推。

这个线程之间的切换十分迅速,以至于在单核的设备中也会发生。几乎所有的线程都在相同的时间内进行任务处理。其实,这都是因为速度太快造成的假象,就像电影《黑客帝国》里的特工Brown一样,可以变幻出很多的头和手。

agent_brown_dodging_bullets

接下来我们来看一些代码。

Java核心里的线程

在Java中,如果要想做平行任务处理的话,会在Runnable里面执行你的代码。可以继承Thread类,或者实现Runnable接口:

这两个方法基本上是一样的。第一个版本是创建一个Thread类,第二个版本是需要创建一个Runnable对象,然后也需要一个Thread类来调用它。

第二个版是通常建议使用的方法。这也是一个很大的主题了,超过了本文的范围,以后会再做讨论。

Android上的线程

无论何时启动APP,所有的组件都会运行在一个单独的线程中(默认的)——叫做主线程。这个线程主要用于处理UI的操作并为视图组件和小部件分发事件等,因此主线程也被称作UI线程。

如果你在UI线程中运行一个耗时操作,那么UI就会被锁住,直到这个耗时操作结束。对于用户体验来说,这是非常糟糕的!这也就是为什么我们要理解Android上的线程机制了。理解这些机制就可以把一些复杂的工作移动到其它的线程中去执行。如果你在UI线程中运行一个耗时的任务,那么很有可能会发生ANR(应用无响应),这样用户就会很快地结束掉你的APP。

Android和Java一样,它支持使用Java里面的Thread类来进行一步任务处理。所以可以轻松地像上面Java的例子一样来使用Android上的线程,不过那好像还是有点困难。

为什么在Android上使用标准Java的线程会困难呢?

其实平行任务处理没有想象中的那么简单,你必须在多线程中保证并发,就像伟大的Tim Bray说的那样:ordinary humans can’t do concurrency at scale (or really at all) …

特别对于Android来说,以下这些功能就略显臃肿:

  1. 异步对于UI线程来说是一个主要的PITA(如果你需要在后台线程中向主线程更新界面,那么你就会用到)。
  2. 如果屏幕方向或者屏幕配置改变的话,就会出现一些更加奇怪的现象。因为改变屏幕方向,会引起Activity重建(所以后台线程就需要去改变被销毁的Activity的状态了,而如果后台线程不是在UI线程之上的话,那情况会更加复杂,原因如条件1)。
  3. 对于线程池来说,没有默认的处理方式。
  4. 取消线程操作需要自定义代码实现。

那么在Android上怎么进行任务并发处理呢?

你可能听过一些Android上一些常见的名词:

1、Handler
这就是我们今天要讨论的详细主题。

2、AsyncTask
使用AsyncTask是在Android上操作线程最简单的方式,也是最容易出错的方式。

3、IntentService
这种方式需要写更多的代码,但是这是把耗时任务移动到后台的很好的方式,也是我最喜欢的方式。配上使用一个EventBus机制的框架如Otto,这样的话实现IntentService就非常简单了。

4、Loader
关于处理异步任务,还有很多事情需要做,比如从数据库或者内容提供者那里处理一些数据。

5、Service
如果你曾经使用过Service的话,你应该知道这里会有一点误区,其中一个常见的误解就是服务是运行在后台线程的。其实不是!看似运行在后台是因为它们不与UI组件关联,但是它们(默认)是运行在UI线程上的……所以默认运行在UI线程上,甚至在上面没有UI部件。

如果想要把服务运行在后台线程中,那么必须自定义一个线程,然后把操作代码都运行在那个线程中(与上面提到的方法很类似)。事实上你应该使用IntentService实现,但是这不是本文讨论的主题。

Android上的Handler

以下是从 Android developer documentation for Handlers:中摘选的一段话:

> A Handler allows you to send and process Message and Runnable objects associated with a thread’s MessageQueue. Each Handler instance is associated with a single thread and that thread’s message queue. When you create a new Handler, it is bound to the thread/message queue of the thread that is creating it — from that point on, it will deliver messages and runnables to that message queue and execute them as they come out of the message queue.

为了更好地了解这个概念,也许你需要去看看什么是Message Queues。

消息队列

在线程里基本都有一个叫做“消息队列”的东西,它负责线程间通信。这是一种设计模式,所有控制指令或者内容在线程间传递。

消息队列如同它的名字那样,对于线程来说,它就是一个指令队列。这里我们还可以做一些更酷的事:

  • 定时消息和线程在某个时间点才执行。
  • 需要在另一个线程中去添加入队动作,而不是在本线程中。

注意:这里说的“消息”和Runnable对象、指令队列的概念是一样的。

回到Android上的Handler……如果你仔细阅读的话,可以看到文档是这样说的:

> A Handler allows you to send and process Message and Runnable objects associated with a thread’s MessageQueue.

所以Handler可以让你给线程队列发消息:

> Each Handler instance is associated with a single thread and that thread’s message queue.

一个Handler对象只能和一个线程关联:

> When you create a new Handler, it is bound to the thread / message queue of the thread that is creating it

所以一个Handler到底和哪个线程关联呢?就是创造它的线程。

> — from that point on, it will deliver messages and runnables to that message queue and execute them as they come out of the message queue.、

在我们了解这些知识后,请继续看……

小贴士: 这里有几点可能你还不知道。每个线程都和一个Handler类实例绑定,而且可以和别的线程一起运行,相互通信。

还有一个小建议(如果用过AsyncTask的话),AsyncTask内部也是使用Handler进行处理的,只是不是运行在UI线程而已,它会提供一个channel来和UI线程通信,使用postExecute方法即可实现。

这还挺酷的,那怎么创建Handler呢?

有两种方式:

  1. 使用默认的构造方法:new Handler()。
  2. 使用带参的构造方法,参数是一个Runnable对象或者回调对象。

Handler里面有什么实用的API吗?

请记住:

  • Handler只是简单往消息队列中发送消息而已(或者使用post方式)
  • 它们有更方便的方法可以帮助与UI线程通信。

如果你现在看看Handler的API,可以清楚看到这几个方法:

  1. post
  2. postDelayed
  3. postAtTime

代码示例

这里的代码都是很基础的,不过你可以好好看看注释。

示例1:使用Handler的“post”方法

如果根本就没有Handler对象,回调post方法会比较难办。

示例2:使用postDelayed方法

近期本站新介绍的特性中,我每次都要模拟EditText的自动完成功能,每次文字改变后都会触发一个API的调用,从服务器中检索数据。

我想减少APP调用API的次数,所以决定使用Handler的postDelayed方法来实现这个功能。

本例不针对平行处理,只是关于Handler给消息队列发送消息还有安排消息在未来的某一点执行等。

最后我就把“postAtTime”这个方法作为联系留给读者们了,掌握Handler了吗?如果是的话,那么可以尽情使用线程了。

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