Android環(huán)境下主UI線程與子線程通信機(jī)制研究

孫翠改

摘要：Android的應(yīng)用程序支持多線程，某些android程序在處理事件代碼時，可以將耗時的操作交給另外一個子線程來執(zhí)行，從而保證主UI線程的暢通，避免出現(xiàn)響應(yīng)較慢導(dǎo)致用戶長時間的等待，因此對于不需要同步阻塞去等待返回結(jié)果的應(yīng)用，可以通過多線程來實(shí)現(xiàn)異步。多線程編程為我們充分利用系統(tǒng)資源提供了便利，同時也為設(shè)計(jì)復(fù)雜UI和耗時操作提供了途徑，提升了安卓用戶的使用體驗(yàn)。本文來研究和使用多線程編程，對我們學(xué)習(xí)安卓編程有著十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：Android UI 線程 通信

中圖分類號：TP316.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0066-02

Abstract：Android applications support multithreading， some Android application in the treatment of the event code， can be time-consuming operation to another child thread to perform， so as to ensure the smooth of the main UI thread， avoid response slow lead to the user for a long time waiting， so does not need to be synchronized block to wait to return the result of application， can be done by multi-thread asynchronous. Multithreaded programming provides a convenient for us to make full use of system resources， but also provides a way to design complex UI and time-consuming operation， improving the use of the android user experience. In this paper， to study and use of multithreaded programming， learning android programming is very important to us.

Key Words：Android； UI； thread； communication

1 問題的引出

如果需要用手機(jī)從網(wǎng)絡(luò)上下載一個圖片到自己的手機(jī)上，在onCreate方法中可以如下圖1所示的代碼。通過代碼會獲取并顯示所需要的位圖。但其中隱藏著一個非常危險的問題——代碼本身就是運(yùn)行在主線程上。Android系統(tǒng)只能運(yùn)行一個主線程，而且只有主線程能夠與屏幕之間進(jìn)行任意權(quán)限級別的交互。這意味著，當(dāng)代碼等待網(wǎng)絡(luò)回傳圖片數(shù)據(jù)的時候，任何內(nèi)容都無法顯示到屏幕上。這段獲取圖片的代碼會限制在手機(jī)上任意地方執(zhí)行任意操作。所以如果主線程被綁架，那么它在被釋放之前，系統(tǒng)就不會響應(yīng)按單擊事件，不能接電話，屏幕上不能顯示任何內(nèi)容。這對于手機(jī)用戶來說是災(zāi)難性的。

2 什么是子線程

為了有效解決手機(jī)被綁架的問題，提高用戶體驗(yàn)，提出了子線程。在Android的布局界面中，可以實(shí)現(xiàn)按鈕的單擊、TextView內(nèi)容的修改，所有這些與界面控件相關(guān)的操作，實(shí)際上都是由主UI線程在負(fù)責(zé)運(yùn)行。但有時候，程序會執(zhí)行一些耗時的操作，比如復(fù)雜的計(jì)算、訪問網(wǎng)絡(luò)，下載數(shù)據(jù)，查詢數(shù)據(jù)庫、甚至包括讓線程休眠等，這些操作如果放到主UI線程中執(zhí)行，會造成主UI線程無法及時響應(yīng)用戶在界面上的操作，造成界面假死的狀態(tài)。一般的解決方案是將耗時的操作交給另外一個子線程來執(zhí)行，從而保證主UI線程的暢通。有時候子線程在完成了一部分的耗時操作以后，希望能夠在主界面上有所體現(xiàn)，此時子線程是不能夠直接操作界面控件的，它必須通過消息的方式告知主UI線程進(jìn)行控件更新。

3 子線程與主UI線程的通信原理

Android應(yīng)用程序運(yùn)行時，一個主線程被創(chuàng)建（也稱作UI線程），此線程主要負(fù)責(zé)處理UI相關(guān)的事件，由于Android采用UI單線程模型，所以只能在主線程中對UI元素進(jìn)行操作，如果在非UI線程直接對UI進(jìn)行了操作，則會報(bào)錯，另外，對于運(yùn)算量較大的操作和IO操作，我們需要新開線程來處理這些工作，以免阻塞UI線程，子線程與主線程之間通信原理如下圖2所示。

從上圖2可以看出，要完成子線程與主UI線程之間的通信，需要配合多個類來完成。其中Thread類負(fù)責(zé)線程工作，要創(chuàng)建該類需要實(shí)現(xiàn)Runnable接口的run（ ）方法，run（ ）方法中一般是耗時操作的代碼。第二個類是Message類，用來描述消息，在Message對象中可以存儲一些信息。第三個類是Handler類，用來發(fā)送和接受消息，要創(chuàng)建該類需要實(shí)現(xiàn)handleMessage（Message msg）方法，該方法會在Handler對象接收到消息時被調(diào)用。那么這三個類之間協(xié)同合作，才能有序地完成子線程與主UI線程之間的通信。

3.1 Thread類

要創(chuàng)建子線程對象，就需要使用Thread類。要創(chuàng)建該類需要實(shí)現(xiàn)Runnable接口的抽象方法run（ ），在run（ ）方法中需要添加子線程所要運(yùn)行任務(wù)的代碼。其次，Sleep（long time）方法是讓線程休眠，其中time為休眠的時間，單位時毫秒。最后一定要用start（ ）方法運(yùn)行線程。之后該子線程就可以開始工作了。

子線程在特定情況下需要通過Handler發(fā)送Message給主UI線程，委托主UI線程進(jìn)行一些與界面相關(guān)的處理，所以，發(fā)送消息的Handler類也是其中的一個很重要的類。

3.2 Message類

Message類型的消息中包含了一個int類型的成員對象what，利用what可以區(qū)分不同的消息類型。返回值有兩種情況，如果消息成功放置到消息隊(duì)列則返回true，否則返回false。

3.3 Handler類

發(fā)送消息：所使用的類為Handler類，方法為public boolean sendMessage（Message msg），其中，msg是消息對象。Message類型的消息中包含了一個int類型的成員對象what，利用what可以區(qū)分不同的消息類型。子線程將消息發(fā)送給主線程，主線程收到消息之后，會根據(jù)傳過來的消息信號的不同做不同的動作。如果消息號為STOP，則子線程結(jié)束消息的傳送，如果消息號為CONTINUE，則繼續(xù)傳送消息。當(dāng)子線程的狀態(tài)發(fā)生變化，則在子線程中發(fā)出Message，通知更新UI。

接收處理消息：使用的是Handler類，方法為public void han

dleMessage（Message msg），通過判斷msg.what可以區(qū)分不同的消息類型。根據(jù)不同的消息類型，主UI線程會產(chǎn)生不同的動作來響應(yīng)子線程。

4 子線程與主線程之間通信的實(shí)例

該程序的界面如圖3所示，界面中存在一個水平進(jìn)度條和一個大環(huán)形進(jìn)度條，以及一個TextView來顯示“界面加載中。。?！?。運(yùn)行中：水平滾動條每1秒前進(jìn)一格，當(dāng)進(jìn)度條的進(jìn)度達(dá)到100%時，TextView顯示“頁面加載完畢”。

分析：要完成這樣的任務(wù)，需要讓程序循環(huán)性地休眠1s后，更新水平進(jìn)度條。但是如果讓主程序休眠，會導(dǎo)致界面假死狀態(tài)，造成用戶使用感受的下降，如何解決？就用到了上面所提到的線程。實(shí)現(xiàn)過程代碼如下圖4所示。

5 需要改善的幾個問題

（1）設(shè)置線程的中斷標(biāo)記，有效地控制線程的進(jìn)度。在Eclipse中創(chuàng)建Android項(xiàng)目，通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口來創(chuàng)建線程、開啟線程、讓線程休眠指定的時間，除此之外，還可以中斷線程。當(dāng)需要中斷指定線程時，可以使用Thread類提供的interrupt（）方法來實(shí)現(xiàn)。使用interrupt（）方法可以向指定的線程發(fā)送一個中斷請求，此時可以使用一個boolean型的標(biāo)記變量來記錄該線程的中斷狀態(tài)，并通過該標(biāo)記變量來控制循環(huán)的執(zhí)行與停止。

（2）子線程開啟消息循環(huán)。在Andorid中一個線程對應(yīng)一個Looper對象，而一個Looper對象對應(yīng)一個MessageQueue消息隊(duì)列，消息隊(duì)列里面用于存放消息。Looper對象用來為一個線程開啟一個消息循環(huán)，用來操作消息隊(duì)列。默認(rèn)情況下，系統(tǒng)自動為主線程開啟消息循環(huán)，新建子線程中則需要手動開啟，否則會拋出異常。

6 結(jié)語

Android的應(yīng)用程序的多線程編程為我們充分利用系統(tǒng)資源提供了便利，同時也為設(shè)計(jì)復(fù)雜UI和耗時操作提供了途徑，提升了手機(jī)用戶的使用體驗(yàn)。在子線程與UI主線程通信過程中，用到了try{ }catch{Exception e}{ }語句，這個語法是代碼異常處理的，如果沒有try的話，出現(xiàn)異常會導(dǎo)致程序崩潰。而try則可以保證程序的正常運(yùn)行下去，并且輸出為什么出錯，對程序的維護(hù)有很大的幫助。

另外在主線程上應(yīng)該避免下列操作：與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的操作；需要對文件系統(tǒng)進(jìn)行讀寫操作的任務(wù)；任何種類的繁重事務(wù)處理（如圖片或視頻修改）；在等待某個事務(wù)完成時會阻礙線程執(zhí)行的任務(wù)等等。因此，作為一般規(guī)律，如果不涉及對用戶界面的設(shè)置或修改，就不要放在主線程上。

參考文獻(xiàn)

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