android 多線程技術(shù)應(yīng)用

更新時(shí)間：2012年12月02日 09:43:47 作者：

多線程案例——計(jì)時(shí)器
這個(gè)案例中，屏幕啟動(dòng)之后，進(jìn)入如圖所示的界面。
屏幕上有一個(gè)文本框用于顯示逝去的時(shí)間，此外還有一個(gè)“停止計(jì)時(shí)”按鈕。案例的用例圖如圖所示。

能夠在屏幕上“實(shí)時(shí)地顯示”時(shí)間的流逝，單線程程序是無法實(shí)現(xiàn)的，必須要多線程程序才可以實(shí)現(xiàn)，即便有些計(jì)算機(jī)語言可以通過封裝好的類實(shí)現(xiàn)這一功能，但從本質(zhì)上講這些封裝好的類就是封裝了一個(gè)線程。
綜上所述，完成本案例用到的知識(shí)及技術(shù)如下：
　　1)進(jìn)程和線程的概念;
　　2)Java中的線程，在Java中創(chuàng)建線程的方式;
　　3)Android中的線程，包括：Message、Handler、Looper和HandlerThread等概念。
線程究竟是什么?在Windows操作系統(tǒng)出現(xiàn)之前，個(gè)人計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)都是單任務(wù)系統(tǒng)，只有在大型計(jì)算機(jī)上才具有多任務(wù)和分時(shí)設(shè)計(jì)。Windows、Linux操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，把原本只在大型計(jì)算機(jī)才具有的優(yōu)點(diǎn)，帶到了個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。
進(jìn)程概念
　　一般可以在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行多個(gè)程序的操作系統(tǒng)都有進(jìn)程的概念。一個(gè)進(jìn)程就是一個(gè)執(zhí)行中的程序，而每一個(gè)進(jìn)程都有自己獨(dú)立的一塊內(nèi)存空間、一組系統(tǒng)資源。在進(jìn)程的概念中，每一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)部數(shù)據(jù)和狀態(tài)都是完全獨(dú)立的。在Windows操作系統(tǒng)下我們可以通過〈Ctrl+Alt+Del〉組合鍵查看進(jìn)程，在UNIX和Linux操作系統(tǒng)下是通過PS命令查看進(jìn)程的。打開Windows當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程，如圖所示。

在Windows操作系統(tǒng)中一個(gè)進(jìn)程就是一個(gè)exe或dll程序，它們相互獨(dú)立，互相也可以通信，在Android操作系統(tǒng)中進(jìn)程間的通信應(yīng)用也是很多的。
線程概念
　　多線程指的是在單個(gè)程序中可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的線程，執(zhí)行不同的任務(wù)。多線程意味著一個(gè)程序的多行語句可以看上去幾乎在同一時(shí)間內(nèi)同時(shí)運(yùn)行。
　　線程與進(jìn)程相似，是一段完成某個(gè)特定功能的代碼，是程序中單個(gè)順序的流控制。但與進(jìn)程不同的是，同類的多個(gè)線程共享一塊內(nèi)存空間和一組系統(tǒng)資源，所以系統(tǒng)在各個(gè)線程之間切換時(shí)，資源占用要比進(jìn)程小得多，正因如此，線程也被稱為輕量級(jí)進(jìn)程。一個(gè)進(jìn)程中可以包含多個(gè)線程。圖所示是計(jì)時(shí)器程序進(jìn)程和線程之間的關(guān)系，主線程負(fù)責(zé)管理子線程，即子線程的啟動(dòng)、掛起、停止等操作。

Java中的線程
　　Java的線程類是java.lang.Thread類。當(dāng)生成一個(gè)Thread類的對(duì)象之后，一個(gè)新的線程就產(chǎn)生了。Java中每個(gè)線程都是通過某個(gè)特定Thread對(duì)象的方法run()來完成其操作的，方法run( )稱為線程體。
　　下面是構(gòu)建線程類幾種常用的方法：
　　public Thread()
　　public Thread(Runnable target)
　　public Thread(Runnable target, String name)
　　public Thread(String name)
　　參數(shù)target是一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的實(shí)例，它的作用是實(shí)現(xiàn)線程體的run()方法。目標(biāo)target可為null，表示由本身實(shí)例來執(zhí)行線程。name參數(shù)指定線程名字，但沒有指定的構(gòu)造方法，線程的名字是JVM分配的，例如JVM指定為thread-1、thread-2等名字。
1、Java中的實(shí)現(xiàn)線程體方式1
　　在Java中有兩種方法實(shí)現(xiàn)線程體：一是繼承線程類Thread，二是實(shí)現(xiàn)接口Runnable。下面我們先看看繼承線程類Thread方式。
如果采用第1種方式，它繼承線程類Thread并重寫其中的方法 run()，在初始化這個(gè)類實(shí)例的時(shí)候，目標(biāo)target可為null，表示由本實(shí)例來執(zhí)行線程體。由于Java只支持單重繼承，用這種方法定義的類不能再繼承其他父類，例如代碼清單如圖：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
import java.io.BufferedReader; 
import java.io.IOException; 
import java.io.InputStreamReader; 
public class textThread extends Thread { 
boolean flag = true; 
int timer = 0; 
@Override 
public void run() { 
super.run(); 
try { 
while (flag) { 
this.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
System.out.print(timer); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
public static void main(String[] args) { 
textThread thread = new textThread(); 
thread.start(); 
System.out.print("啟動(dòng)計(jì)時(shí)器..."); 
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
try { 
String line = reader.readLine(); 
if(line.equalsIgnoreCase("1")){ 
//thread.stop(); 
thread.flag = false; 
} 
} catch (IOException e) { 
// TODO Auto-generated catch block 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
} 

在main主方法中通過new textThread（）創(chuàng)建子線程，并通過thread.start()方法啟動(dòng)子線程，main主方法所在線程為主線程，主線程負(fù)責(zé)管理其他的子線程。本例進(jìn)程、主線程和子線程之間的關(guān)系如圖所示。
　　子線程啟動(dòng)之后就開始調(diào)用run()方法，run()是一個(gè)線程體，我們?cè)谧泳€程中處理事情就是在這里編寫代碼實(shí)現(xiàn)的。本案例中子線程要做的事情就是：休眠1s，計(jì)時(shí)器加1，再反復(fù)執(zhí)行。Thread.currentThread().sleep(1000)就是休眠1s。
　　為了能夠停止線程，我們?cè)谥骶€程中增加了一個(gè)標(biāo)識(shí)，通過在控制臺(tái)輸入一個(gè)字符
　　“1”來改變?cè)摌?biāo)識(shí)t1.isRunning = false，從而結(jié)束這個(gè)線程。

注意：
　　事實(shí)上線程中有一個(gè)stop()方法也可以停止線程，但是由于這種方法會(huì)產(chǎn)生線程死鎖問題，所以在新版JDK中已經(jīng)廢止了，它的替代解決方法就是增加標(biāo)識(shí)，就是我們?cè)诒纠胁捎玫姆桨浮?
　　很多人覺得線程難理解，主要有兩個(gè)問題：
　　線程休眠，既然線程已經(jīng)休眠了，程序的運(yùn)行速度還能提高嗎?
　　線程體一般都進(jìn)行死循環(huán)，既然線程死循環(huán)，程序就應(yīng)該死掉了，就會(huì)沒有反應(yīng)。
　　1.關(guān)于線程休眠問題
　　對(duì)線程休眠問題頭痛的讀者，其實(shí)還是在用單線程的思維模式考慮問題，多數(shù)情況下我們的PC都是單CPU的，某個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能有一個(gè)線程運(yùn)行。所謂多線程就是多個(gè)線程交替執(zhí)行就好像同時(shí)運(yùn)行似的。因此，休眠當(dāng)前線程可以交出CPU控制權(quán)，讓其他的線程有機(jī)會(huì)運(yùn)行，多個(gè)線程之間只有交替運(yùn)行效率才是最高的，這就像我們開車過十字路口，只有我等等，讓你先過，你再等等讓他先過，才能保證最高效率，否則就會(huì)造成交通系統(tǒng)崩潰，對(duì)線程情況也是一樣的。因此，多線程中線程的休眠是程序運(yùn)行的最有效方式。
　　2.關(guān)于線程體死循環(huán)問題
　　在單線程中如果是死循環(huán)，程序應(yīng)就會(huì)死掉，沒有反應(yīng)，但是多線程中線程體(run方法)中的死循環(huán)，可以保證線程一直運(yùn)行，如果不循環(huán)線程，則運(yùn)行一次就停止了。在上面的例子中線程體運(yùn)行死循環(huán)，可以保證線程一直運(yùn)行，每次運(yùn)行都休眠1s，然后喚醒，再然后把時(shí)間信息輸出到控制臺(tái)。所以，線程體死循環(huán)是保證子線程一直運(yùn)行的前提。由于是子線程它不會(huì)堵塞主線程，就不會(huì)感覺到程序死掉了。但是需要注意的是有時(shí)我們確實(shí)執(zhí)行一次線程體，就不需要循環(huán)了。
　程序運(yùn)行后開始啟動(dòng)線程，線程啟動(dòng)后就計(jì)算逝去的時(shí)間，每過1s將結(jié)果輸出到控制臺(tái)。當(dāng)輸入1字符后線程停止，程序終止。如圖所示。

Java中的實(shí)現(xiàn)線程體方式2
　　上面介紹繼承Thread方式實(shí)現(xiàn)線程體，下面介紹另一種方式，這種方式是提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)接口Runnable的類作為一個(gè)線程的目標(biāo)對(duì)象，構(gòu)造線程時(shí)有兩個(gè)帶有Runnable target參數(shù)的構(gòu)造方法：
　　Thread(Runnable target);
　　Thread(Runnable target, String name)。
　　其中的target就是線程目標(biāo)對(duì)象了，它是一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable的類，在構(gòu)造Thread類時(shí)候把目標(biāo)對(duì)象(實(shí)現(xiàn)Runnable的類)傳遞給這個(gè)線程實(shí)例，由該目標(biāo)對(duì)象(實(shí)現(xiàn)Runnable的類)提供線程體run()方法。這時(shí)候?qū)崿F(xiàn)接口Runnable的類仍然可以繼承其他父類。
請(qǐng)參看代碼清單，這是一個(gè)Java AWT的窗體應(yīng)用程序。

復(fù)制代碼代碼如下:

 
import java.awt.*; 
import java.awt.event.ActionEvent; 
import java.awt.event.ActionListener; 
public class textThread2 extends Frame implements Runnable, ActionListener { 
public Label label; 
public Button button; 
public Thread ClockThread; 
public boolean isRunning; 
public int timer = 0; 
public textThread2() { 
button = new Button("停止計(jì)時(shí)器"); 
label = new Label("計(jì)算器啟動(dòng)"); 
button.addActionListener(this); 
setLayout(new BorderLayout()); 
add(button, "North"); 
add(label, "Center"); 
setSize(320, 480); 
setVisible(true); 
// textThread2 textThread2 = new textThread2(); 
ClockThread = new Thread(this); 
ClockThread.start(); 
isRunning = true; 
} 
@Override 
public void actionPerformed(ActionEvent e) { 
isRunning = false; 
} 
@Override 
public void run() { 
// TODO Auto-generated method stub 
try { 
while (isRunning) { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
label.setText("逝去了" + timer); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
// TODO Auto-generated catch block 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
/** 
* @param args 
*/ 
public static void main(String[] args) { 
// TODO Auto-generated method stub 
textThread2 textThread2 = new textThread2(); 
} 
} 

其中關(guān)于Java AWT知識(shí)就不在這里介紹了，有興趣的讀者可以自己看看相關(guān)書籍。在本例中構(gòu)建AWT窗體的應(yīng)用程序方式是繼承Frame類。采用第1種方式——繼承方式實(shí)現(xiàn)線程體是不可以的，因?yàn)镴ava是單繼承的，這個(gè)類不能既繼承Frame又繼承Thread。應(yīng)該采用第2種方式——實(shí)現(xiàn)Runnable接口方式。Runnable接口也有一個(gè)run()方法，它是實(shí)現(xiàn)線程體方法，其代碼處理與上一節(jié)是一樣。需要注意的是，在第2種方法中，創(chuàng)建了一個(gè)Thread成員變量clockThread，才用構(gòu)造方法new Thread(this)創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象，其中創(chuàng)建線程使用的構(gòu)造方法是Thread(Runnable target)，其中的this就是代表本實(shí)例，它是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類。
程序運(yùn)行結(jié)果如圖所示，屏幕開始加載的時(shí)候線程啟動(dòng)開始計(jì)算時(shí)間，1s更新一次UI，當(dāng)單擊“結(jié)束計(jì)時(shí)”按鈕時(shí)，停止計(jì)時(shí)。

Java中的實(shí)現(xiàn)線程體方式3
　　實(shí)現(xiàn)線程體方式3是實(shí)現(xiàn)線程體方式2的變種，本質(zhì)上還是實(shí)現(xiàn)線程體方式2，但是在Android應(yīng)用開發(fā)中經(jīng)常采用第3種方式。下面我們看第3種方式的計(jì)時(shí)器代碼清單.

復(fù)制代碼代碼如下:

 
import java.awt.*; 
import java.awt.event.ActionEvent; 
import java.awt.event.ActionListener; 
public class TextThread3 extends Frame implements ActionListener { 
private Button button; 
private Label label; 
private Thread clockThread; 
private int timer = 0; 
private boolean isRunning = true; 
public TextThread3() { 
button = new Button("停止計(jì)時(shí)"); 
label = new Label("計(jì)時(shí)器開始。。。"); 
button.addActionListener(this); 
setLayout(new BorderLayout()); 
add(button, "North"); 
add(label, "Center"); 
setSize(320, 480); 
setVisible(true); 
clockThread = new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
while (isRunning) { 
try { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer ++; 
label.setText("逝去了："+timer); 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
} 
}); 
clockThread.start(); 
isRunning = true; 
} 
@Override 
public void actionPerformed(ActionEvent e) { 
isRunning = false; 
} 
/** 
* @param args 
*/ 
public static void main(String[] args) { 
TextThread3 thread3 = new TextThread3(); 
} 
} 

與第2種方式比較，我們發(fā)現(xiàn)Frame類不再實(shí)現(xiàn)Runnable接口了，而是在實(shí)例化Thread類的時(shí)候，定義了一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的匿名內(nèi)部類：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
clockThread = new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
while (isRunning) { 
try { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer ++; 
label.setText("逝去了："+timer); 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
} 
}); 

有關(guān)Java多線程的內(nèi)容還有很多，例如線程優(yōu)先級(jí)、線程同步等，由于這些內(nèi)容與本書關(guān)系不是很緊密，所以不再介紹了，有關(guān)其他的線程知識(shí)可以參考Java方面的書籍。接下來介紹一下Android中的線程。
Android中的線程
　　在Android平臺(tái)中多線程應(yīng)用很廣泛，在UI更新、游戲開發(fā)和耗時(shí)處理(網(wǎng)絡(luò)通信等)等方面都需要多線程。Android線程涉及的技術(shù)有：Handler;Message;MessageQueue;Looper;HandlerThread。
　　Android線程應(yīng)用中的問題與分析
　　為了介紹這些概念，我們把計(jì)時(shí)器的案例移植到Android系統(tǒng)上，按照在Frame方式修改之后的代碼清單.

復(fù)制代碼代碼如下:

 
package com.example.testthread4; 
import android.os.Bundle; 
import android.os.Handler; 
import android.os.Message; 
import android.widget.*; 
import android.app.Activity; 
import android.view.Menu; 
import android.view.View; 
import android.view.View.OnClickListener; 
public class MainActivity extends Activity { 
private Button mButton; 
private TextView mTextView; 
private boolean isRunning = true; 
private Thread mThread; 
private int timer = 0; 
//private Handler handler; 
@Override 
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.activity_main); 
mButton = (Button) findViewById(R.id.button1); 
mTextView = (TextView) findViewById(R.id.textView1); 
mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { 
@Override 
public void onClick(View arg0) { 
// TODO Auto-generated method stub 
isRunning = false; 
} 
}); 
/*handler = new Handler() { 
@Override 
public void handleMessage(Message msg) { 
switch (msg.what) { 
case 0: 
mTextView.setText("逝去了:" + msg.obj); 
} 
} 
};*/ 
mThread = new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
try { 
while (isRunning) { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
/*Message message = new Message(); 
message.obj = timer; 
message.what = 0; 
handler.sendMessage(message);*/ 
mTextView.setText("逝去了:"+timer); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
}); 
mThread.start(); 
} 
} 

程序打包運(yùn)行結(jié)果出現(xiàn)了異常，如圖所示。

們打開LogCat窗口，出錯(cuò)日志信息如圖所示。

系統(tǒng)拋出的異常信息是“Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views”，在Android中更新UI處理必須由創(chuàng)建它的線程更新，而不能在其他線程中更新。上面的錯(cuò)誤原因就在于此。
　　現(xiàn)在分析一下上面的案例，在上面的程序中有兩個(gè)線程：一個(gè)主線程和一個(gè)子線程，它們的職責(zé)如圖所示。
　　由于labelTimer是一個(gè)UI控件，它是在主線程中創(chuàng)建的，但是它卻在子線程中被更新了，更新操作在clockThread線程的run()方法中實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

 
mThread = new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
try { 
while (isRunning) { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
/*Message message = new Message(); 
message.obj = timer; 
message.what = 0; 
handler.sendMessage(message);*/ 
mTextView.setText("逝去了:"+timer); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
}); 

這樣的處理違背了Android多線程編程規(guī)則，系統(tǒng)會(huì)拋出異?！癘nly the original thread that created a view hierarchy can touch its views”。
　　要解決這個(gè)問題，就要明確主線程和子線程的職責(zé)。主線程的職責(zé)是創(chuàng)建、顯示和更新UI控件、處理UI事件、啟動(dòng)子線程、停止子線程;子線程的職責(zé)是計(jì)算逝去的時(shí)間和向主線程發(fā)出更新UI消息，而不是直接更新UI。
主線程的職責(zé)是顯示UI控件、處理UI事件、啟動(dòng)子線程、停止子線程和更新UI，子線程的職責(zé)是計(jì)算逝去的時(shí)間和向主線程發(fā)出更新UI消息。但是新的問題又出現(xiàn)了：子線程和主線程如何發(fā)送消息、如何通信呢?
在Android中，線程有兩個(gè)對(duì)象—消息(Message)和消息隊(duì)列(MessageQueue)可以實(shí)現(xiàn)線程間的通信。下面再看看修改之后的代碼清單.

復(fù)制代碼代碼如下:

 
package com.example.testthread4; 
import android.os.Bundle; 
import android.os.Handler; 
import android.os.Message; 
import android.widget.*; 
import android.app.Activity; 
import android.view.Menu; 
import android.view.View; 
import android.view.View.OnClickListener; 
public class MainActivity extends Activity { 
private Button mButton; 
private TextView mTextView; 
private boolean isRunning = true; 
private Thread mThread; 
private int timer = 0; 
private Handler handler; 
@Override 
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
setContentView(R.layout.activity_main); 
mButton = (Button) findViewById(R.id.button1); 
mTextView = (TextView) findViewById(R.id.textView1); 
mButton.setOnClickListener(new OnClickListener() { 
@Override 
public void onClick(View arg0) { 
// TODO Auto-generated method stub 
isRunning = false; 
} 
}); 
handler = new Handler() { 
@Override 
public void handleMessage(Message msg) { 
switch (msg.what) { 
case 0: 
mTextView.setText("逝去了:" + msg.obj); 
} 
} 
}; 
mThread = new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
try { 
while (isRunning) { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
Message message = new Message(); 
message.obj = timer; 
message.what = 0; 
handler.sendMessage(message); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
}); 
mThread.start(); 
} 
} 

有的時(shí)候?yàn)榱藢ndroid代碼變得更加緊湊，把線程的創(chuàng)建和啟動(dòng)編寫在一條語句中，如下面

復(fù)制代碼代碼如下:

 
/*mThread = */new Thread(new Runnable() { 
@Override 
public void run() { 
try { 
while (isRunning) { 
Thread.currentThread().sleep(1000); 
timer++; 
Message message = new Message(); 
message.obj = timer; 
message.what = 0; 
handler.sendMessage(message); 
} 
} catch (InterruptedException e) { 
e.printStackTrace(); 
} 
} 
}).start(); 