Android環境下主UI線程與子線程通信機制研究

孫翠改

摘要：Android的應用程序支持多線程，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行，從而保證主UI線程的暢通，避免出現響應較慢導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果的應用，可以通過多線程來實現異步。多線程編程為我們充分利用系統資源提供了便利，同時也為設計復雜UI和耗時操作提供了途徑，提升了安卓用戶的使用體驗。本文來研究和使用多線程編程，對我們學習安卓編程有著十分重要的作用。

關鍵詞：Android UI 線程 通信

中圖分類號：TP316.4 文獻標識碼：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

如果需要用手機從網絡上下載一個圖片到自己的手機上，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——代碼本身就是運行在主線程上。Android系統只能運行一個主線程，而且只有主線程能夠與屏幕之間進行任意權限級別的交互。這意味著，當代碼等待網絡回傳圖片數據的時候，任何內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上任意地方執行任意操作。所以如果主線程被綁架，那么它在被釋放之前，系統就不會響應按單擊事件，不能接電話，屏幕上不能顯示任何內容。這對于手機用戶來說是災難性的。

2 什么是子線程

為了有效解決手機被綁架的問題，提高用戶體驗，提出了子線程。在Android的布局界面中，可以實現按鈕的單擊、TextView內容的修改，所有這些與界面控件相關的操作，實際上都是由主UI線程在負責運行。但有時候，程序會執行一些耗時的操作，比如復雜的計算、訪問網絡，下載數據，查詢數據庫、甚至包括讓線程休眠等，這些操作如果放到主UI線程中執行，會造成主UI線程無法及時響應用戶在界面上的操作，造成界面假死的狀態。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，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線程進行控件更新。

3 子線程與主UI線程的通信原理

Android應用程序運行時，一個主線程被創建（也稱作UI線程），此線程主要負責處理UI相關的事件，由于Android采用UI單線程模型，所以只能在主線程中對UI元素進行操作，如果在非UI線程直接對UI進行了操作，則會報錯，另外，對于運算量較大的操作和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類負責線程工作，要創建該類需要實現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，用來發送和接受消息，要創建該類需要實現handleMessage（Message msg）方法，該方法會在Handler對象接收到消息時被調用。那么這三個類之間協同合作，才能有序地完成子線程與主UI線程之間的通信。

3.1 Thread類

要創建子線程對象，就需要使用Thread類。要創建該類需要實現Runnable接口的抽象方法run（ ），在run（ ）方法中需要添加子線程所要運行任務的代碼。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發送Message給主UI線程，委托主UI線程進行一些與界面相關的處理，所以，發送消息的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列則返回true，否則返回false。

3.3 Handler類

發送消息：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可以區分不同的消息類型。子線程將消息發送給主線程，主線程收到消息之后，會根據傳過來的消息信號的不同做不同的動作。如果消息號為STOP，則子線程結束消息的傳送，如果消息號為CONTINUE，則繼續傳送消息。當子線程的狀態發生變化，則在子線程中發出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可以區分不同的消息類型。根據不同的消息類型，主UI線程會產生不同的動作來響應子線程。

4 子線程與主線程之間通信的實例

該程序的界面如圖3所示，界面中存在一個水平進度條和一個大環形進度條，以及一個TextView來顯示“界面加載中。。?！?。運行中：水平滾動條每1秒前進一格，當進度條的進度達到100%時，TextView顯示“頁面加載完畢”。

分析：要完成這樣的任務，需要讓程序循環性地休眠1s后，更新水平進度條。但是如果讓主程序休眠，會導致界面假死狀態，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。實現過程代碼如下圖4所示。

5 需要改善的幾個問題

（1）設置線程的中斷標記，有效地控制線程的進度。在Eclipse中創建Android項目，通過實現Runnable接口來創建線程、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。當需要中斷指定線程時，可以使用Thread類提供的interrupt（）方法來實現。使用interrupt（）方法可以向指定的線程發送一個中斷請求，此時可以使用一個boolean型的標記變量來記錄該線程的中斷狀態，并通過該標記變量來控制循環的執行與停止。

（2）子線程開啟消息循環。在Andorid中一個線程對應一個Looper對象，而一個Looper對象對應一個MessageQueue消息隊列，消息隊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，用來操作消息隊列。默認情況下，系統自動為主線程開啟消息循環，新建子線程中則需要手動開啟，否則會拋出異常。

6 結語

Android的應用程序的多線程編程為我們充分利用系統資源提供了便利，同時也為設計復雜UI和耗時操作提供了途徑，提升了手機用戶的使用體驗。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，出現異常會導致程序崩潰。而try則可以保證程序的正常運行下去，并且輸出為什么出錯，對程序的維護有很大的幫助。

另外在主線程上應該避免下列操作：與網絡相關的操作；需要對文件系統進行讀寫操作的任務；任何種類的繁重事務處理（如圖片或視頻修改）；在等待某個事務完成時會阻礙線程執行的任務等等。因此，作為一般規律，如果不涉及對用戶界面的設置或修改，就不要放在主線程上。

參考文獻

[1]余永佳，趙佩華，等.Android應用開發基礎[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2]蓋索林.Android開發入門指南（第二版）[M].北京：人民郵電出版社，2013.