android: 多线程编程基础

9.1   服务是什么

服务（Service）是 Android 中实现程序后台运行的解决方案，它非常适合用于去执行那 些不需要和用户交互而且还要求长期运行的任务。服务的运行不依赖于任何用户界面，即使 当程序被切换到后台，或者用户打开了另外一个应用程序，服务仍然能够保持正常运行。

不过需要注意的是，服务并不是运行在一个独立的进程当中的，而是依赖于创建服务 时所在的应用程序进程。当某个应用程序进程被杀掉时，所有依赖于该进程的服务也会停 止运行。

另外，也不要被服务的后台概念所迷惑，实际上服务并不会自动开启线程，所有的代码 都是默认运行在主线程当中的。也就是说，我们需要在服务的内部手动创建子线程，并在这 里执行具体的任务，否则就有可能出现主线程被阻塞住的情况。那么本章的第一堂课，我们 就先来学习一下关于 Android 多线程编程的知识。

9.2   Android 多线程编程

熟悉 Java 的你，对多线程编程一定不会陌生吧。当我们需要执行一些耗时操作，比如说发起一条网络请求时，考虑到网速等其他原因，服务器未必会立刻响应我们的请求，如果

不将这类操作放在子线程里去运行，就会导致主线程被阻塞住，从而影响用户对软件的正常 使用。那么就让我们从线程的基本用法开始学习吧。

9.2.1    线程的基本用法

Android 多线程编程其实并不比 Java 多线程编程特珠，基本都是使用相同的语法。比如 说，定义一个线程只需要新建一个类继承自 Thread，然后重写父类的 run()方法，并在里面 编写耗时逻辑即可，如下所示：

 class MyThread extends Thread {

@Override

public void run() {

// 处理具体的逻辑

}

}

那么该如何启动这个线程呢？其实也很简单，只需要 new 出 MyThread 的实例，然后调 用它的 start()方法，这样 run()方法中的代码就会在子线程当中运行了，如下所示：

new MyThread().start();

当然，使用继承的方式耦合性有点高，更多的时候我们都会选择使用实现 Runnable 接 口的方式来定义一个线程，如下所示：

class MyThread implements Runnable {

@Override

public void run() {

// 处理具体的逻辑

}

}

如果使用了这种写法，启动线程的方法也需要进行相应的改变，如下所示：

MyThread myThread = new MyThread();

new Thread(myThread).start();

可以看到，Thread 的构造函数接收一个 Runnable 参数，而我们 new 出的 MyThread 正是 一个实现了 Runnable 接口的对象，所以可以直接将它传入到 Thread 的构造函数里。接着调用 Thread 的 start()方法，run()方法中的代码就会在子线程当中运行了。当然，如果你不想专门再定义一个类去实现 Runnable 接口，也可以使用匿名类的方式， 这种写法更为常见，如下所示：

 new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

// 处理具体的逻辑

}

 }).start();

以上几种线程的使用方式相信你都不会感到陌生，因为在 Java 中创建和启动线程也是 使用同样的方式。了解了线程的基本用法后，下面我们来看一下 Android 多线程编程与 Java 多线程编程不同的地方。

9.2.2    在子线程中更新 UI

和许多其他的 GUI 库一样，Android 的 UI 也是线程不安全的。也就是说，如果想要更 新应用程序里的 UI 元素，则必须在主线程中进行，否则就会出现异常。眼见为实，让我们通过一个具体的例子来验证一下吧。新建一个 AndroidThreadTest 项 目，然后修改 activity_main.xml 中的代码，如下所示：

<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" >

<Button android:id="@+id/change_text" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:text="Change Text" />

<TextView android:id="@+id/text" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:layout_centerInParent="true" android:text="Hello world" android:textSize="20sp" />

</RelativeLayout>

布局文件中定义了两个控件，TextView 用于在屏幕的正中央显示一个 Hello world 字符 串，Button 用于改变 TextView 中显示的内容，我们希望在点击 Button 后可以把 TextView 中 显示的字符串改成 Nice to meet you。

接下来修改 MainActivity 中的代码，如下所示：

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {

private TextView text;

private Button changeText;

@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main);

text = (TextView) findViewById(R.id.text);

changeText = (Button) findViewById(R.id.change_text);

changeText.setOnClickListener(this);

}

@Override

public void onClick(View v) {

switch (v.getId()) {

case R.id.change_text:

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

text.setText("Nice to meet you");

}

}).start();

break;

default:

break;

}

}

}

可以看到，我们在 Change Text 按钮的点击事件里面开启了一个子线程，然后在子线程中调用 TextView 的 setText()方法将显示的字符串改成 Nice to meet you。代码的逻辑非常简 单，只不过我们是在子线程中更新 UI 的。现在运行一下程序，并点击 Change Text 按钮，你 会发现程序果然崩溃了，如图 9.1 所示。

图   9.1

然后观察 LogCat 中的错误日志，可以看出是由于在子线程中更新 UI 所导致的，如图 9.2所示。

图   9.2

由此证实了 Android 确实是不允许在子线程中进行 UI 操作的。但是有些时候，我们必 须在子线程里去执行一些耗时任务，然后根据任务的执行结果来更新相应的 UI 控件，这该 如何是好呢？

对于这种情况，Android 提供了一套异步消息处理机制，完美地解决了在子线程中进行 UI 操作的问题。本小节中我们先来学习一下异步消息处理的使用方法，下一小节中再去分 析它的原理。

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener {

public static final int UPDATE_TEXT = 1;

private TextView text;

private Button changeText;

private Handler handler = new Handler() {

public void handleMessage(Message msg) {

switch (msg.what) {

case UPDATE_TEXT:

// 在这里可以进行UI操作

text.setText("Nice to meet you");

break;

default:

break;

}

}

};

……

@Override

public void onClick(View v) {

switch (v.getId()) {

case R.id.change_text:

new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

Message message = new Message();

message.what = UPDATE_TEXT;

handler.sendMessage(message); // 将Message对象发送出去

}

}).start();

break;

default:

break;

}

}

}

这里我们先是定义了一个整型常量 UPDATE_TEXT，用于表示更新 TextView 这个动作。 然后新增一个 Handler 对象，并重写父类的 handleMessage 方法，在这里对具体的 Message 进行处理。如果发现 Message 的 what 字段的值等于 UPDATE_TEXT，就将 TextView 显示的 内容改成 Nice to meet you。

下面再来看一下 Change Text 按钮的点击事件中的代码。可以看到，这次我们并没有在 子线程里直接进行 UI 操作，而是创建了一个 Message（android.os.Message）对象，并将它 的 what 字段的值指定为 UPDATE_TEXT ，然后调用 Handler 的 sendMessage() 方法将这条 Message 发送出去。很快，Handler 就会收到这条 Message，并在 handleMessage()方法中对它 进行处理。注意此时 handleMessage()方法中的代码就是在主线程当中运行的了，所以我们可 以放心地在这里进行 UI 操作。接下来对 Message 携带的 what 字段的值进行判断，如果等于 UPDATE_TEXT，就将 TextView 显示的内容改成 Nice to meet you。

现在重新运行程序，可以看到屏幕的正中央显示着 Hello world。然后点击一下 ChangeText 按钮，显示的内容着就被替换成 Nice to meet you，如图 9.3 所示。

图   9.3

这样你就已经掌握了 Android 异步消息处理的基本用法，使用这种机制就可以出色地解决掉在子线程中更新 UI 的问题。不过恐怕你对它的工作原理还不是很清楚，下面我们就来 分析一下 Android 异步消息处理机制到底是如何工作的。

9.2.3   解析异步消息处理机制

Android 中的异步消息处理主要由四个部分组成，Message、Handler、MessageQueue 和 Looper。其中 Message 和 Handler 在上一小节中我们已经接触过了，而 MessageQueue 和 Looper 对于你来说还是全新的概念，下面我就对这四个部分进行一下简要的介绍。

1.    Message

Message 是在线程之间传递的消息，它可以在内部携带少量的信息，用于在不同线 程之间交换数据。上一小节中我们使用到了 Message 的 what 字段，除此之外还可以使 用 arg1 和 arg2 字段来携带一些整型数据，使用 obj 字段携带一个 Object 对象。

2.    Handler

Handler 顾名思义也就是处理者的意思，它主要是用于发送和处理消息的。发送消 息一般是使用 Handler 的 sendMessage()方法，而发出的消息经过一系列地辗转处理后， 最终会传递到 Handler 的 handleMessage()方法中。

3.    MessageQueue

MessageQueue 是消息队列的意思，它主要用于存放所有通过 Handler 发送的消息。 这部分消息会一直存在于消息队列中，等待被处理。每个线程中只会有一个 MessageQueue 对象。

4.    Looper

Looper 是每个线程中的 MessageQueue 的管家，调用 Looper 的 loop()方法后，就会 进入到一个无限循环当中，然后每当发现 MessageQueue 中存在一条消息，就会将它取 出，并传递到 Handler 的 handleMessage()方法中。每个线程中也只会有一个 Looper 对象。 了解了 Message、Handler、MessageQueue 以及 Looper 的基本概念后，我们再来对异步

消息处理的整个流程梳理一遍。首先需要在主线程当中创建一个 Handler 对象，并重写 handleMessage()方法。然后当子线程中需要进行 UI 操作时，就创建一个 Message 对象，并 通过 Handler 将这条消息发送出去。之后这条消息会被添加到 MessageQueue 的队列中等待 被处理，而 Looper 则会一直尝试从 MessageQueue 中取出待处理消息，最后分发回 Handler 的 handleMessage()方法中。由于 Handler 是在主线程中创建的，所以此时 handleMessage()方 法中的代码也会在主线程中运行，于是我们在这里就可以安心地进行 UI 操作了。整个异步 消息处理机制的流程示意图如图 9.4 所示。