小知识 安卓线程和ui

多线程环境下的ui修改

　　开发过程中，经常需要开启新的线程，并且在其它线程中改变ui线程的ui对象的状态。Android设计出于性能考虑，ui对象为非线程安全的，然后让ui对象仅能在主线程——也就是ui线程中被修改，以此来保证ui对象的线程安全。以下引出一些跨线程修改ui对象的情形，以及可能的实现方式。

1. 定时更新ui

一些类似定时更新ui的代码，如动画控制。

1.1 多线程定时更改ui

具体就是新启动（不让ui线程sleep而卡住）一个线程去计时，之后定时来通知ui修改。

1.1.1 新启动线程定时执行任务

• Timer + TimerTask
• 新启动线程：run方法中：while(true) + Thread.Sleep/SystemClock.Sleep

　　本质上都是一个新线程在背后计时。由于使用一个新的非ui线程执行计时，需要在时间到达后去通知ui修改。出于性能考虑，安卓的ui控件不是线程安全的，然后谷歌设计只让ui线程(主线程)能够直接修改ui控件，其它非ui线程不能来达到ui的线程安全。

1.1.2 非ui线程更新ui控件的方式

• runOnUiThread
• Handler
• View.postDelay

　　runOnUiThread从名字上可以看出就是专门供其它线程更改ui使用的。而handler用于不同线程之间的消息传递，可以让线程T1在希望的时刻去通知T2执行某些特定操作。这当然也完全能满足[非ui线程定时通知ui线程更改ui控件状态] 的目的。

1.2 Handler定时更新ui

如果只是为了完成“定时执行”，那么不开启一个新线程，使用handler.sendEmptyMessageDelayed(1,2000)也可以。

在开始定时任务执行的地方调用：
handler.sendEmptyMessage();

主线程中的handler重写handleMessage:
final int UPDATE_ANIM = 1001;
boolean isAnimRun;
Handler handler = new Handler(){
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
        case UPDATE_ANIM:
            if(isAnimRun){
                //更新ui的代码,代码中根据情况改变isAnimRun标志。
                handler.sendEmptyMessageDelayed(UPDATE_ANIM, 2000);
            }
            break;
        }
    }
};

　　可见，开启新的线程一般是执行一些非ui但耗时的操作，比如网络获取新闻数据。而定时任务这样的事情Handler也可以搞定。

2.Handler的跨线程通信

2.1原理简述

为了让其它线程发消息通知当前线程执行一些任务，当前线程线程可以这样做：

• 当前线程执行Looper.prepare方法，这会产生一个MessageQueue和一个Looper实例。两个实例会被保存到ThreadLocal中，prepare只能执行一次，以保证每个线程仅有唯一的Looper和MessageQueue。

>> MessageQueue用来接收其它线程丢进来的Message，使用先进先出的时间顺序维护所有消息。
>> Looper管理MessageQueue，主要就是不断的(loop)从中取走Message，然后发送给把此Message的target去处理，
   target即为发送此Message的handler。 

• 当前线程可以创建一或多个Handler对象。Handler对象创建时会记录当前线程的MessageQueue和Looper实例作为自己的成员变量。。所以，handler在哪个线程中创建，就和哪个线程的Looper、MessageQueue对应起来。
• 其它线程可以根据需要创建Message对象，调用handler的sendMessage，此实例方法会设置Message的target为方法的handler实例。 然后Message被发送到handler记录的MessageQueue中。
• 当前线程执行Looper.loop方法，进入一个死循环。执行方式就是一个生产者消费者模式。消费者就是Looper，loop方法一旦执行，就去MessageQueue中取消息，没有消息时会阻塞，取到消息就把Message交给Message.target对应的handler去处理。生产者就是其它线程，其它线程创建Message并使用当前线程的handler执行sendMessage方法（会设置方法的实例对象handler为Message的target）来发送消息到handler字段记录的队列中。

　　通过以上Looper、MessageQueue、Handler的合作，每一个线程都通过Handler来让其它线程根据需要通知自己执行一些操作。 Handler可以实现不同线程之间的通信，默认主线程已经提供好了Looper和MessageQueue，所以按需要自己写个handler对象，就可以在新开启的其它线程中使用handler来让主线程执行操作，常见的就是更新ui控件。 每个Message对象同时设置了when属性，这样可以做到消息通知的立即执行和延迟执行。

2.2 让自己的线程开始接收消息

其它线程默认Looper和MessageQueue是没有准备好的，可以在run方法里通过以下几步配置好：

• 调用Looper.prepare()方法，这会建立Looper实例和对应的MessageQueue。
• 设计好自己的Handler对象，主要是处理消息，之后供外界用它来向MessageQueue发送消息。
• 最后调用Looper.loop()方法开启Looper对消息队列的监测。表示可以让其它线程来发送通知了。

2.3 Toast.show的调用

本质上对ui控件的修改，最终都是ui线程执行的。比如我们的线程里需要设置某个TextView的Text属性，那么只能是使用ui线程的handler去发送消息给ui线程去执行。或者使用runOnUiThread这样的简便方法。

一个特殊的例子就是Toast.show，它仅要求当前线程Looper和MessageQueue准备好即可：
void run(){
    Looper.prepare();
    Toast.makeText(DemoActivity.this,"Wow......",0).show();
    Looper.loop();
}

3.多线程更新ListView

另一个常见“跨线程改变ui”的例子就是网络数据加载，比如加载新闻列表到ListView，启动新的线程是为了避免主线程阻塞而卡ui。相比启动一个线程去达到计时器的目的，使用非ui线程去执行耗时操作等就划算得多了。一般的套路是：

• 界面上需要新的数据时，启动一个线程去从网络或本地获取一批数据，通常是分页获得一个合理的数据集合。界面上显示进度条，并且使得一部分界面不可交互。
• 获取数据完毕后，调用adapter的notifyDataSetChanged()它是一个ui操作，需要使用“非ui线程执行ui操作”的技巧去完成。

　　ListAdapter的要点就是：复用屏幕不可见的View对象，并且使用ViewHolder来避免findViewById的开销。

4.AsyncTask

AsyncTask是围绕Thread和Handler构建的一个简单包裹类，可以完成一些后台执行任务后更新UI的操作，api中指出操作不宜过长——a few seconds at most，如果是更为耗时的任务，就需要自己使用java.util.concurrent 包下的诸如Executor, ThreadPoolExecutor 和 FutureTask等类。

4.1 基本要点

• new AsyncTask<Prams,Progress,Result>
• onPreExecute中执行一些耗时操作的预备动作，可以是ui操作，如显示进度条。
• doInBackground中执行耗时任务，调用publishProgress来更新进度。
• onPostExecute中使用结果数据，更新ui，如dismiss掉进度条。
• 应该在ui线程中创建AsyncTask的实例，并调用其execute方法。

4.2 原理简述

AsyncTask拥有一个静态的Handler成员：

private static final InternalHandler sHandler = new InternalHandler();

　　InternalHandler继承自Handler，它接收处理两个消息：

public void handleMessage(Message msg) {
        AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;
        switch (msg.what) {
            case MESSAGE_POST_RESULT:
                // There is only one result
                result.mTask.finish(result.mData[0]);
                break;
            case MESSAGE_POST_PROGRESS:
                result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);
                break;
        }
    }

　　可以知道，更新进度和结束2个回调方法的执行是涉及到ui操作的，因此必须确保sHandler对象是属于ui线程的： The AsyncTask class must be loaded on the UI thread. This is done automatically as of JELLY_BEAN.

AsyncTask的构造方法使用创建好了一个Callable和一个FutureTask来实现线程的创建。

api要求AsyncTask的创建和execute方法的调用必须在ui线程中执行，实际上重点是execute方法，它里面调用了onPreExecute()方法，此方法会涉及ui操作，而且没有使用handler机制，就必须被在ui线程中执行。execute只能执行一次，我们通常会写new MyAsyncTask().execute() 这样的代码，所以为了确保在ui线程中执行execute，我们最好是在ui线程中执行AsyncTask的创建——当然了，在非ui线程中创建AsyncTask实例通常也没多大意义。

• 第1个关键点就是InternalHandler,它保证updateProgress和postExecute在ui线程中执行。sHandler是类级别的，它结合AsyncTaskResult完成了在UI线程中调用指定AsyncTask的updateProgress和postExecute：

AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj; 
result.mTask.finish(result.mData[0]);
result.mTask.onProgressUpdate(result.mData);

• 第2个关键点就线程创建部分：Executor，最终是使用ThreadPoolExecutor完成对Future的启动执行:

//在executeOnExecutor中
exec.execute(mFuture);