Android环境下主UI线程与子线程通信机制研究

　　1问题的引出

　　如果需要用手机从网络上下载一个图片到自己的手机上，在onCreate方法中可以如下图1所示的代码。通过代码会获取并显示所需要的位图。但其中隐藏着一个非常危险的问题——代码本身就是运行在主线程上。Android系统只能运行一个主线程，而且只有主线程能够与屏幕之间进行任意权限级别的交互。这意味着，当代码等待网络回传图片数据的时候，任何内容都无法显示到屏幕上。这段获取图片的代码会限制在手机上任意地方执行任意操作。所以如果主线程被绑架，那么它在被释放之前，系统就不会响应按单击事件，不能接电话，屏幕上不能显示任何内容。这对于手机用户来说是灾难性的。

　　2什么是子线程

　　为了有效解决手机被绑架的问题，提高用户体验，提出了子线程。在Android的布局界面中，可以实现按钮的单击、TextView内容的修改，所有这些与界面控件相关的操作，实际上都是由主UI线程在负责运行。但有时候，程序会执行一些耗时的操作，比如复杂的计算、访问网络，下载数据，查询数据库、甚至包括让线程休眠等，这些操作如果放到主UI线程中执行，会造成主UI线程无法及时响应用户在界面上的操作，造成界面假死的状态。一般的解决方案是将耗时的操作交给另外一个子线程来执行，从而保证主UI线程的畅通。有时候子线程在完成了一部分的耗时操作以后，希望能够在主界面上有所体现，此时子线程是不能够直接操作界面控件的，它必须通过消息的方式告知主UI线程进行控件更新。

　　3子线程与主UI线程的通信原理

　　Android应用程序运行时，一个主线程被创建（也称作UI线程），此线程主要负责处理UI相关的事件，由于Android采用UI单线程模型，所以只能在主线程中对UI元素进行操作，如果在非UI线程直接对UI进行了操作，则会报错，另外，对于运算量较大的操作和IO操作，我们需要新开线程来处理这些工作，以免阻塞UI线程，子线程与主线程之间通信原理如下图2所示。

　　从上图2可以看出，要完成子线程与主UI线程之间的通信，需要配合多个类来完成。其中Thread类负责线程工作，要创建该类需要实现Runnable接口的run（）方法，run（）方法中一般是耗时操作的代码。第二个类是Message类，用来描述消息，在Message对象中可以存储一些信息。第三个类是Handler类，用来发送和接受消息，要创建该类需要实现handleMessage（Messagemsg）方法，该方法会在Handler对象接收到消息时被调用。那么这三个类之间协同合作，才能有序地完成子线程与主UI线程之间的通信。

　　3.1Thread类

　　要创建子线程对象，就需要使用Thread类。要创建该类需要实现Runnable接口的抽象方法run（），在run（）方法中需要添加子线程所要运行任务的代码。其次，Sleep（longtime）方法是让线程休眠，其中time为休眠的时间，单位时毫秒。最后一定要用start（）方法运行线程。之后该子线程就可以开始工作了。

　　子线程在特定情况下需要通过Handler发送Message给主UI线程，委托主UI线程进行一些与界面相关的处理，所以，发送消息的Handler类也是其中的一个很重要的类。

　　3.2Message类

　　Message类型的消息中包含了一个int类型的成员对象what，利用what可以区分不同的消息类型。返回值有两种情况，如果消息成功放置到消息队列则返回true，否则返回false。

　　3.3Handler类

　　发送消息：所使用的类为Handler类，方法为publicbooleansendMessage（Messagemsg），其中，msg是消息对象。Message类型的消息中包含了一个int类型的成员对象what，利用what可以区分不同的消息类型。子线程将消息发送给主线程，主线程收到消息之后，会根据传过来的消息信号的不同做不同的动作。如果消息号为STOP，则子线程结束消息的传送，如果消息号为CONTINUE，则继续传送消息。当子线程的状态发生变化，则在子线程中发出Message，通知更新UI。

　　接收处理消息：使用的是Handler类，方法为publicvoidhan

　　dleMessage（Messagemsg），通过判断可以区分不同的消息类型。根据不同的消息类型，主UI线程会产生不同的动作来响应子线程。

　　4子线程与主线程之间通信的实例

　　该程序的界面如图3所示，界面中存在一个水平进度条和一个大环形进度条，以及一个TextView来显示“界面加载中。。。”。运行中：水平滚动条每1秒前进一格，当进度条的进度达到100%时，TextView显示“页面加载完毕”。

　　分析：要完成这样的任务，需要让程序循环性地休眠1s后，更新水平进度条。但是如果让主程序休眠，会导致界面假死状态，造成用户使用感受的下降，如何解决？就用到了上面所提到的线程。实现过程代码如下图4所示。

　　5需要改善的几个问题

　　（1）设置线程的中断标记，有效地控制线程的进度。在Eclipse中创建Android项目，通过实现Runnable接口来创建线程、开启线程、让线程休眠指定的时间，除此之外，还可以中断线程。当需要中断指定线程时，可以使用Thread类提供的interrupt（）方法来实现。使用interrupt（）方法可以向指定的线程发送一个中断请求，此时可以使用一个boolean型的标记变量来记录该线程的中断状态，并通过该标记变量来控制循环的执行与停止。

　　（2）子线程开启消息循环。在Andorid中一个线程对应一个Looper对象，而一个Looper对象对应一个MessageQueue消息队列，消息队列里面用于存放消息。Looper对象用来为一个线程开启一个消息循环，用来操作消息队列。默认情况下，系统自动为主线程开启消息循环，新建子线程中则需要手动开启，否则会抛出异常。

　　6结语

　　Android的应用程序的多线程编程为我们充分利用系统资源提供了便利，同时也为设计复杂UI和耗时操作提供了途径，提升了手机用户的使用体验。在子线程与UI主线程通信过程中，用到了try{}catch{Exceptione}{}语句，这个语法是代码异常处理的，如果没有try的话，出现异常会导致程序崩溃。而try则可以保证程序的正常运行下去，并且输出为什么出错，对程序的维护有很大的帮助。

　　另外在主线程上应该避免下列操作：与网络相关的操作；需要对文件系统进行读写操作的任务；任何种类的繁重事务处理（如图片或视频修改）；在等待某个事务完成时会阻碍线程执行的任务等等。因此，作为一般规律，如果不涉及对用户界面的设置或修改，就不要放在主线程上。

　　参考文献

　　[1]余永佳，赵佩华，等.Android应用开发基础[M].北京：机械工业出版社，2014.

　　[2]盖索林.Android开发入门指南（第二版）[M].北京：人民邮电出版社，2013.

　　来源：数字技术与应用 2016年9期

　　作者：孙翠改