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Android環(huán)境下主UI線程與子線程通信機制研究論文
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(tǒng)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(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(zhí)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(zhí)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(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，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(chuàng)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(chuàng)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(fā)送和接受消息，要創(chuàng)建該類需要實現handleMessage（Messagemsg）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(xié)同合作，才能有序地完成子線程與主UI線程之間的通信。
3.1Thread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（longtime）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(fā)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(fā)送消息的Handler類也是其中的一個很重要的類。
3.2Message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列則返回true，否則返回false。
3.3Handler類
發(fā)送消息：所使用的類為Handler類，方法為publicbooleansendMessage（Messagemsg），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(xù)傳送消息。當子線程的狀態(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publicvoidhan
dleMessage（Messagemsg），通過判斷msg.what可以區(qū)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(huán)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(huán)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(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(chuàng)建Android項目，通過實現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(fā)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(tài)，并通過該標記變量來控制循環(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(huán)，用來操作消息隊列。默認情況下，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結語
Android的應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{Exceptione}{}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(tǒng)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(zhí)行的任務等等。因此，作為一般規(guī)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(fā)基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.
[2]蓋索林.Android開發(fā)入門指南（第二版）[M].北京：人民郵電出版社，2013.
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