[移动开发]Android 多线程编程

线程的基本用法

Android 的多线程编程与 Java 多线程编程基本是使用相同的语法，比如定义一个线程只需要新建一个类继承自 Thread，重写父类的 run() 方法

class MyThread : Thread() {
    override fun run() {
        // 编写具体的逻辑
    }
}

启动这个线程也很简单，创建 MyThread 的实例，调用 start() 方法，这样 run() 方法中的代码就会在子线程中运行了

MyThread().start()

当然，使用继承的方式耦合性有点高，可以选择实现 Runnable 接口的方式定义一个线程

class MyThread : Runnable {
    override fun run() {
        // 编写具体的逻辑
    }
}

如果使用这种写法，启动线程的方式也需要进行相应的改变

val myThread = MyThread()
Thread(myThread).start()

也可以使用 Lambda 的方式

Thread {
	// 编写具体的逻辑
}.start()

以上几种方式相比都不陌生，Kotlin 还给我们提供了更简单的开启线程的方式，我们只需要在 Lambda 表达式中编写具体的逻辑即可，连 start() 方法都不用调用

thread {
    // 编写具体的逻辑
}

异步消息处理机制

Android 的 UI 是线程不安全的，如果想更新应用程序里的 UI 元素，必须在主线程中进行，否则会出现异常。但有些时候，我们必须在子线程执行一些耗时任务，然后根据任务的执行结果更新 UI，这时可以使用 Android 提供的一套异步消息处理机制解决

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    // 定义一个整型变量 updateText，用于表示更新 UI 动作
    val updateText = 1

    val handler = object : Handler(Looper.getMainLooper()) {
        override fun handleMessage(msg: Message) {
            // 在这里进行 UI 操作
            when (msg.what) {
                // 更新 UI
            }
        }
    }

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        button.setOnClickListener {
            thread {
                // 创建一个 Message 对象
                val msg = Message()
                // 指定 what 值为 updateText
                msg.what = updateText
                // 将这条 msg 发送给 handler
                handler.sendMessage(msg)
            }
        }
    }
}       

下面对 Android 的异步机制做简要介绍，主要由四个部分组成：

1. Message

   Message 是在线程之间传递的消息，可以在内部携带少量的信息，用于不同线程之间传递数据。比如上述代码使用了 Message 的 what 字段，除此之外还可以使用 arg1 和 arg2 字段携带一些整型数据，使用 obj 字段携带一个 Object 对象

2. Handler

   处理者，主要用于发送和处理消息。发送消息一般使用 sendMessage() 方法、post() 方法等，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 handlerMessage() 方法中

3. MessageQueue

   消息队列，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 MessageQueue 的管家，调用 Looper 的 loop() 方法后，就会进入一个无限循环中，然后每当发现 MessageQueue 中存在一条消息时，就会将它取出，并传递到 Handler 的 handlerMessage() 方法中，每个线程只会有一个 Looper 对象

现在再来把异步消息处理的流程梳理一下：首先需要在主线程中创建一个 Handler 对象，并重写 handlerMessage() 方法。然后子线程创建一个 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 的队列等待被处理。Looper 会一直尝试从 MessageQueue 中取出待处理消息，由 handleMessage() 方法处理

AsyncTask

AsyncTask 的实现原理也是基于异步消息处理机制，只是 Android 帮我们做了更好的封装

AsyncTask 是一个抽象类，使用时必须创建一个子类去继承它，在继承时我们可以为 AsyncTask 类指定三个泛型参数：

• Params：在执行 AsyncTask 时需要传入的参数，可用于在后台任务中使用
• Progress：在后台任务执行时，如果需要在界面上显示当前进度，则使用这里指定的泛型作为进度单位
• Result：当任务执行完毕后，，如果需要对结果进行返回，则使用这里指定的泛型作为返回值类型

一个最简单的自定义 AsyncTask 可以写成如下形式：

class DownloadTask : AsyncTask<Unit, Int, Boolean>() {
    ...
}

这里我们把 AsyncTask 的第一个泛型参数指定为 Unit，表示在执行 AsyncTask 时不需要传入参数给后台任务。第二个泛型参数指定为 Int，表示使用整型数据作为进度显示单位。第三个泛型参数指定为 Boolean，表示使用布尔型数据反馈执行结果

AsyncTask 经常需要重写的方法有以下四个：

1. onPreExecute()

   这个方法会在后台任务开始执行之前调用，用于进行一些界面上的初始化操作，比如显示一个进度条对话框

2. doInBackgroound(Params…)

   这个方法中的所有代码都会在子线程中运行，应该在这里处理所有耗时任务，任务一旦完成，就可以通过 return 语句返回结果。如果需要更新 UI，比如反馈当前任务的执行进度，可以调用 publishProgress(Progress…) 方法来完成

3. onProgressUpdate(Progress…)

   当调用了 publishProgress(Progress…) 方法后，该方法就会被调用，携带的参数就是后台任务中传递过来的，在这里可以对 UI 进行操作

4. onPostExecute(Result)

   当后台任务执行完毕并通过 return 语句返回时，这个方法很快就会被调用，返回的数据会作为参数传递到此方法中，可以利用返回的数据进行一些 UI 操作

因此，一个完整的自定义 AsyncTask 就可以写成如下形式：

class DownloadTask : AsyncTask<Unit, Int, Boolean>() {

    override fun onPreExecute() {
        // 显示进度对话框
        progressDialog.show()
    }

    override fun doInBackground(vararg params: Unit?) = try {
        while (true) {
            // 这是一个虚构的方法
            val downloadPercent = doDownload()
            publishProgress(downloadPercent)
            if (downloadPercent >= 100) {
                break
            }
        }
        true
    } catch (e: Exception) {
        false
    }

    override fun onProgressUpdate(vararg values: Int?) {
        // 在这里更新下载进度
        progressDialog.setMessage("Download ${values[0]}%")
    }

    override fun onPostExecute(result: Boolean?) {
        // 关闭进度对话框
        progressDialog.dismiss()
        // 在这里提示下载结果
        if (result) {
            Toast.makeText(context, "Download succeeded", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        } else {
            Toast.makeText(context, "Download failed", Toast.LENGTH_SHORT).show()
        }
    }
}

想要启动这个任务，只需要以下代码即可

DownloadTask().execute()