android多线程开发

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#android #layout #button #ui #thread #多线程

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作者：李若昆

在Android平台中多线程应用很广泛，在UI更新、游戏开发和耗时处理(网络通信等)等方面都需要多线程技术。

当一个程序第一次启动的时候，Android会启动一个主线程。主线程（Main Thread）主要负责处理与UI相关的事件，如：用户的按键事件，用户接触屏幕的事件以及屏幕绘图事件，并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程通常又被叫做UI线程。

为了提供良好的用户体验，必须保证程序有高响应性，所以不能在UI线程中进行耗时的计算或IO操作。

当主线程正在做比较耗时的操作时，如正从网络上下载一个大图片，或者访问数据库，由于主线程被这些耗时的操作阻，无法及时的响应用户的事件，从用户的角度看会觉得程序已经死掉。

所以我们要创建单独的子线程，一些较费时的对象操作需交给独立的线程去执行。

（但如果子线程来执行UI对象，Android就会发出错误信息CalledFromWrongThreadException。）

这里介绍两种方式用多线程操作UI：

第一种是创建新线程Thread，用handler负责线程间的通信和消息。

线程间通信模型如下：

Thread：处理耗时操作的子线程，在需要时通过Handler发送消息（Message）；

在Java中有两种方法实现线程体：一是继承线程类Thread，二是实现接口Runnable。

如果采用第1种方式，它继承线程类Thread并重写其中的方法run()，由于Java只支持单重继承，用这种方法定义的类不能再继承其他父类。之后在主线程中实例化该线程，通过start()方法启动子线程，子线程启动之后就开始调用run()方法，run()是一个线程体，我们在子线程中处理事情就是在这里编写代码实现的。

第2种方式可以提供一个实现接口Runnable的类作为一个线程的目标对象，在构造Thread类时候把目标对象(实现Runnable的类)传递给这个线程实例，由该目标对象(实现Runnable的类)提供线程体run()方法。这时候实现接口Runnable的类仍然可以继承其他父类。

Handler：

Handler在android里负责发送和处理消息。它的主要用途有：

1）按计划发送消息或执行某个Runnable(使用POST方法)；

2）从其他线程中发送来的消息放入消息队列中，避免线程冲突（常见于更新UI线程）

MessageQueue: 负责给消息排队

Looper：负责不断的从MessageQueue中取出消息，分发给UI处理线程中的Handler来接收。主线程默认有一个Looper对象。

默认情况下，Handler接受的是当前线程下的消息循环实例（使用Handler(Looper looper)、Handler(Looper looper, Handler.Callback callback)可以指定线程），同时一个消息队列可以被当前线程中的多个对象进行分发、处理（在UI线程中，系统已经有一个Activity来处理了，你可以再起若干个Handler来处理）。在实例化Handler的时候，Looper可以是任意线程的，只要有Handler的指针，任何线程也都可以sendMessage。Handler对于Message的处理不是并发的。一个Looper 只有处理完一条Message才会读取下一条，所以消息的处理是阻塞形式的（handleMessage()方法里不应该有耗时操作，可以将耗时操作放在其他线程执行，操作完后发送Message（通过sendMessges方法），然后由handleMessage()更新UI）。

进度条程序：

主线程控制Button响应和更新UI，子线程负责计算进度条进度，程序代码如下：

main.xml:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="vertical" >
    <TextView
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/hello" />
    <ProgressBar
        android:id="@+id/progressBar1"
        style="?android:attr/progressBarStyleHorizontal"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content" />
    <Button
        android:id="@+id/button1"
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Start" />
</LinearLayout>

HandlerAcitvity.java:
public class HandlerActivity extends Activity implements OnClickListener{
	private ProgressBar progressBar;
	Handler handler =new Handler(){
	//Handler处理收到的子线程消息，更新UI
		@Override
		public void handleMessage(android.os.Message msg) {
			progressBar.setProgress(msg.arg1);
			handler.post(updateThread);
		};
	};
//子线程计算进度，这里Thread.sleep(1000)表示休眠1秒，达到每1秒进度跳增加10
	Runnable updateThread= new Runnable() {
		int i = 0;
		public void run() {
			// TODO Auto-generated method stub
			System.out.println("Begin Thread");
			i+=10;
			if(i>=100)
				i=100;
			Message msg=handler.obtainMessage();
			msg.arg1=i;
			try{
				Thread.sleep(1000);
			}catch(InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
			handler.sendMessage(msg);
			if(i>=100)
				handler.removeCallbacks(updateThread);
		}
	};
	//Runnable 
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        
        Button btn=(Button)findViewById(R.id.button1);
        btn.setOnClickListener(this);
        progressBar=(ProgressBar)findViewById(R.id.progressBar1);
    }

	public void onClick(View arg0) {
		// TODO Auto-generated method stub
		progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
		handler.post(updateThread);
	}
}

运行结果：

下面介绍多线程的第二种方式AsyncTask：

用Handler类来在子线程中更新UI线程虽然避免了在主线程进行耗时计算，但费时的任务操作总会启动一些匿名的子线程，太多的子线程给系统带来巨大的负担，随之带来一些性能问题。

因此android提供了一个工具类AsyncTask，顾名思义异步执行任务。这个AsyncTask生来就是处理一些后台的比较耗时的任务，给用户带来良好用户体验的，从编程的语法上显得优雅了许多，不再需要子线程和Handler就可以完成异步操作并且刷新用户界面。

AsyncTask的执行步骤：

1) 继承AsyncTask

2) 实现AsyncTask中定义的下面一个或几个方法

onPreExecute(), 该方法将在执行实际的后台操作前被UI 线程调用。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，或者一些控件的实例化，这个方法可以不用实现。

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处理工作。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。

onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被调用后，UI 线程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。

onPostExecute(Result), 在doInBackground 执行完成后，onPostExecute方法将被UI 线程调用，后台的计算结果将通过该方法传递到UI 线程，并且在界面上展示给用户。

onCancelled(),在用户取消线程操作的时候调用。在主线程中调用onCancelled()的时候调用。

为了正确的使用AsyncTask类，以下是几条必须遵守的准则：

1) Task的实例必须在UI 线程中创建

2) execute方法必须在UI 线程中调用

3) 不要手动的调用onPreExecute()，onPostExecute(Result)，doInBackground(Params...)，onProgressUpdate(Progress...)这几个方法，需要在UI线程中实例化这个task来调用。

4) 该task只能被执行一次，否则多次调用时将会出现异常

后台计数程序示例：

main.xml：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:orientation="vertical" >
    <TextView
        android:layout_width="fill_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="@string/hello" />
    <TextView
        android:id="@+id/textView1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="TextView" />
    <Button
        android:id="@+id/button1"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Button" />
</LinearLayout>

AsyncTaskActivity.java:

public class AsyncTaskActivity extends Activity implements OnClickListener{
	private Button Btn;
	private TextView txt;
	private int count=0;
	private boolean isRunning=false;
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        Btn=(Button)findViewById(R.id.button1);
        txt=(TextView)findViewById(R.id.textView1);
        Btn.setOnClickListener(this);
    }
	public void onClick(View arg0) {
		// TODO Auto-generated method stub
		isRunning=true;
		TimeTickLoad timetick=new TimeTickLoad();
		timetick.execute();
	}
	private class TimeTickLoad extends AsyncTask<Void, Integer, Void> {
		@Override
		protected void onPreExecute() {
			super.onPreExecute();
		}
		@Override
		protected Void doInBackground(Void... arg0) {
			while (isRunning) {
				try {
					Thread.sleep(1000);
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
				count++;
				publishProgress(null);
			}
			return null;
		}
		@Override
		protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
		// TODO Auto-generated method stub
		txt.setText("时间已经过去了" + String.valueOf(count) + "S");
		super.onProgressUpdate(values);
		}
		@Override
		protected void onPostExecute(Void result) {
			super.onPostExecute(result);
		}
	}
}

运行结果：