Android单线程模型

单线程模型

当一个程序第一次启动时，Android会同时启动一个对应的主线程（Main Thread），主线程主要负责处理与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。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。


2.1 子线程更新UI

Android的UI是单线程(Single-threaded)的。为了避免拖住GUI，一些较费时的对象应该交给独立的线程去执行。如果幕后的线程来执行UI对象，Android就会发出错误讯息
CalledFromWrongThreadException。以后遇到这样的异常抛出时就要知道怎么回事了！


2.2 Message Queue

在单线程模型下，为了解决类似的问题，Android设计了一个Message Queue(消息队列)， 线程间可以通过该Message Queue并结合Handler和Looper组件进行信息交换。下面将对它们进行分别介绍：

1. Message
Message消息，理解为线程间交流的信息，处理数据后台线程需要更新UI，则发送Message内含一些数据给UI线程。

2. Handler
Handler处理者，是Message的主要处理者，负责Message的发送，Message内容的执行处理。后台线程就是通过传进来的Handler对象引用来sendMessage(Message)。而使用Handler，需要implement 该类的 handleMessage(Message)
方法，它是处理这些Message的操作内容，例如Update UI。通常需要子类化Handler来实现handleMessage方法。

3. Message Queue
Message Queue消息队列，用来存放通过Handler发布的消息，按照先进先出执行。
每个message queue都会有一个对应的Handler。Handler会向message queue通过两种方法发送消息：sendMessage或post。这两种消息都会插在message queue队尾并按先进先出执行。但通过这两种方法发送的消息执行的方式略有不同：通过sendMessage发送的是一个message对象,会被Handler的handleMessage()函数处理；而通过post方法发送的是一个runnable对象，则会自己执行。

4. Looper
Looper是每条线程里的Message Queue的管家。Android没有Global的Message Queue，而Android会自动替主线程(UI线程)建立Message Queue，但在子线程里并没有建立Message Queue。所以调用Looper.getMainLooper()得到的主线程的Looper不为NULL，但调用Looper.myLooper()得到当前线程的Looper就有可能为NULL。

对于子线程使用Looper，API Doc提供了正确的使用方法：

class LooperThread extends Thread {

public Handler mHandler;



public void run() {

Looper.prepare(); //创建本线程的Looper并创建一个MessageQueue



mHandler = new Handler() {

public void handleMessage(Message msg) {

// process incoming messages here

}

};



Looper.loop(); //开始运行Looper,监听Message Queue

}

}



这个Message机制的大概流程：

1. 在Looper.loop()方法运行开始后，循环地按照接收顺序取出Message Queue里面的非NULL的Message。

2. 一开始Message Queue里面的Message都是NULL的。当Handler.sendMessage(Message)到Message Queue，该函数里面设置了那个Message对象的target属性是当前的Handler对象。随后Looper取出了那个Message，则调用该Message的target指向的Hander的dispatchMessage函数对Message进行处理。

在dispatchMessage方法里，如何处理Message则由用户指定，三个判断，优先级从高到低：

1) Message里面的Callback，一个实现了Runnable接口的对象，其中run函数做处理工作；

2) Handler里面的mCallback指向的一个实现了Callback接口的对象，由其handleMessage进行处理；

3) 处理消息Handler对象对应的类继承并实现了其中handleMessage函数，通过这个实现的handleMessage函数处理消息。

由此可见，我们实现的handleMessage方法是优先级最低的！

3. Handler处理完该Message (update UI) 后，Looper则设置该Message为NULL，以便回收！


在网上有很多文章讲述主线程和其他子线程如何交互，传送信息，最终谁来执行处理信息之类的，个人理解是最简单的方法——判断Handler对象里面的Looper对象是属于哪条线程的，则由该线程来执行！
1. 当Handler对象的构造函数的参数为空，则为当前所在线程的Looper；
2. Looper.getMainLooper()得到的是主线程的Looper对象，Looper.myLooper()得到的是当前线程的Looper对象。

现在来看一个例子，模拟从网络获取数据，加载到ListView的过程：

public class ListProgressDemo extends ListActivity {



@Override

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {

super.onCreate(savedInstanceState);

setContentView(R.layout.listprogress);



((Button) findViewById(R.id.load_Handler)).setOnClickListener(new View.OnClickListener(){



@Override

public void onClick(View view) {

data = null;

data = new ArrayList<String>();



adapter = null;



showDialog(PROGRESS_DIALOG);

new ProgressThread(handler, data).start();

}

});

}



@Override

protected Dialog onCreateDialog(int id) {

switch(id) {

case PROGRESS_DIALOG:

return ProgressDialog.show(this, "",

"Loading. Please wait...", true);



default: return null;

}

}



private class ProgressThread extends Thread {



private Handler handler;

private ArrayList<String> data;



public ProgressThread(Handler handler, ArrayList<String> data) {

this.handler = handler;

this.data = data;

}



@Override

public void run() {

for (int i=0; i<8; i++) {

data.add("ListItem"); //后台数据处理

try {

Thread.sleep(100);

}catch(InterruptedException e) {



Message msg = handler.obtainMessage();

Bundle b = new Bundle();

b.putInt("state", STATE_ERROR);

msg.setData(b);

handler.sendMessage(msg);



}

}

Message msg = handler.obtainMessage();

Bundle b = new Bundle();

b.putInt("state", STATE_FINISH);

msg.setData(b);

handler.sendMessage(msg);

}



}



// 此处甚至可以不需要设置Looper，因为Handler默认就使用当前线程的Looper

private final Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {



public void handleMessage(Message msg) { // 处理Message，更新ListView

int state = msg.getData().getInt("state");

switch(state){

case STATE_FINISH:

dismissDialog(PROGRESS_DIALOG);

Toast.makeText(getApplicationContext(),

"加载完成!",

Toast.LENGTH_LONG)

.show();



adapter = new ArrayAdapter<String>(getApplicationContext(),

android.R.layout.simple_list_item_1,

data );



setListAdapter(adapter);



break;



case STATE_ERROR:

dismissDialog(PROGRESS_DIALOG);

Toast.makeText(getApplicationContext(),

"处理过程发生错误!",

Toast.LENGTH_LONG)

.show();



adapter = new ArrayAdapter<String>(getApplicationContext(),

android.R.layout.simple_list_item_1,

data );



setListAdapter(adapter);



break;



default:



}

}

};





private ArrayAdapter<String> adapter;

private ArrayList<String> data;



private static final int PROGRESS_DIALOG = 1;

private static final int STATE_FINISH = 1;

private static final int STATE_ERROR = -1;

}

这个例子，我自己写完后觉得还是有点乱，要稍微整理才能看明白线程间交互的过程以及数据的前后变化。随后了解到AsyncTask类，相应修改后就很容易明白了！


2.3 AsyncTask
AsyncTask版：

((Button) findViewById(R.id.load_AsyncTask)).setOnClickListener(new View.OnClickListener(){



@Override

public void onClick(View view) {

data = null;

data = new ArrayList<String>();



adapter = null;



//显示ProgressDialog放到AsyncTask.onPreExecute()里

//showDialog(PROGRESS_DIALOG);

new ProgressTask().execute(data);

}

});



private class ProgressTask extends AsyncTask<ArrayList<String>, Void, Integer> {



/* 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。*/

@Override

protected void onPreExecute() {

// 先显示ProgressDialog

showDialog(PROGRESS_DIALOG);

}



/* 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。 */

@Override

protected Integer doInBackground(ArrayList<String>... datas) {

ArrayList<String> data = datas[0];

for (int i=0; i<8; i++) {

data.add("ListItem");

}

return STATE_FINISH;

}



/* 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.

*/

@Override

protected void onPostExecute(Integer result) {

int state = result.intValue();

switch(state){

case STATE_FINISH:

dismissDialog(PROGRESS_DIALOG);

Toast.makeText(getApplicationContext(),

"加载完成!",

Toast.LENGTH_LONG)

.show();



adapter = new ArrayAdapter<String>(getApplicationContext(),

android.R.layout.simple_list_item_1,

data );



setListAdapter(adapter);



break;



case STATE_ERROR:

dismissDialog(PROGRESS_DIALOG);

Toast.makeText(getApplicationContext(),

"处理过程发生错误!",

Toast.LENGTH_LONG)

.show();



adapter = new ArrayAdapter<String>(getApplicationContext(),

android.R.layout.simple_list_item_1,

data );



setListAdapter(adapter);



break;



default:



}

}