當(dāng)用戶輸入城市名稱，然后單擊按鈕進(jìn)行查詢后，程序會(huì)調(diào)用Google API的接口獲得指定城市的當(dāng)日天氣情況。由于需要訪問網(wǎng)絡(luò)，所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常或者服務(wù)繁忙的時(shí)候都會(huì)使訪問網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)作很耗時(shí)。本文為了 要演示超時(shí)的現(xiàn)象，只需要制造一種網(wǎng)絡(luò)異常的狀況，最簡(jiǎn)單的方式就是斷開網(wǎng)絡(luò)連接，然后啟動(dòng)該程序，同時(shí)觸發(fā)一個(gè)用戶事件，比如按一下MENU鍵， 由于主線程因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)異常而被長(zhǎng)時(shí)間阻塞，所以用戶的按鍵事件在5秒 鐘內(nèi)得不到響應(yīng)，Android會(huì) 提示一個(gè)程序無法響應(yīng)的異常，如下圖：
該對(duì)話框會(huì)詢問用戶 是繼續(xù)等待還是強(qiáng)行退出程序。當(dāng)你的程序需要去訪問未知的網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候都會(huì)可能會(huì)發(fā)生類似的超時(shí)的情況，用戶的響應(yīng)得不到及時(shí)的回應(yīng)會(huì)大大的降低用戶體驗(yàn)。 所以我們需要參試以別的方式來實(shí)現(xiàn)
2.1 子線程更新UI
顯然如果你的程序需要執(zhí)行耗時(shí)的操作的話，如果像上例一樣由主線程來負(fù)責(zé)執(zhí)行 該操作是錯(cuò)誤的。所以我們需要在onClick方 法中創(chuàng)建一個(gè)新的子線程來負(fù)責(zé)調(diào)用GOOGLE API來獲得天氣數(shù)據(jù)。剛接觸Android的 開發(fā)者最容易想到的方式就是如下：
public void onClick(View v) {
//創(chuàng)建一個(gè)子線程執(zhí)行耗時(shí)的從網(wǎng)絡(luò)上獲取天氣信息的操作
new Thread() {
@Override
public void run() {
//獲得用戶輸入的城市名稱
String city = editText.getText().toString();
//調(diào)用Google 天氣API查詢指定城市的當(dāng)日天氣 情況
String weather = getWetherByCity(city);
//把天氣信息顯示在title上
setTitle(weather);
}
}.start();
}
但是很不幸，你會(huì)發(fā) 現(xiàn)Android會(huì) 提示程序由于異常而終止。為什么在其他平臺(tái)上看起來很簡(jiǎn)單的代碼在Android上運(yùn)行的時(shí)候依然會(huì)出錯(cuò)呢？如果你觀察LogCat中打印的日志信息就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤日志：
android.view.ViewRoot$CalledFromWrongThreadException: Only the original thread that created a view hierarchy can touch its views.
從錯(cuò)誤信息不難看出Android禁 止其他子線程來更新由UI thread創(chuàng)建的試圖。本例中顯示天氣信息的title實(shí)際是就是一個(gè)由UI thread所創(chuàng)建的TextView，所以參試在一個(gè)子線程中去更改TextView的時(shí)候就出錯(cuò)了。這顯示違背了單線程模型的原則：Android UI操作并不是線程安全的并且這些操作必須在UI線 程中執(zhí)行
2.2 Message Queue
在單線程模型下，為 了解決類似的問題，Android設(shè) 計(jì)了一個(gè)Message Queue(消息隊(duì)列)， 線程間可以通過該Message Queue并結(jié)合Handler和Looper組 件進(jìn)行信息交換。下面將對(duì)它們進(jìn)行分別介紹：
l Message Queue
Message Queue是一個(gè)消息隊(duì)列，用來存放通過Handler發(fā) 布的消息。消息隊(duì)列通常附屬于某一個(gè)創(chuàng)建它的線程，可以通過Looper.myQueue()得 到當(dāng)前線程的消息隊(duì)列。Android在 第一啟動(dòng)程序時(shí)會(huì)默認(rèn)會(huì)為UI thread創(chuàng)建一個(gè)關(guān)聯(lián)的消息隊(duì)列，用來管理程序的一些上層組件，activities，broadcast receivers 等等。你可以在自己的子線程中創(chuàng)建Handler與UI thread通訊。
l Handler
通過Handler你 可以發(fā)布或者處理一個(gè)消息或者是一個(gè)Runnable的 實(shí)例。沒個(gè)Handler都 會(huì)與唯一的一個(gè)線程以及該線程的消息隊(duì)列管理。當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)新的Handler時(shí)候，默認(rèn)情況下，它將關(guān)聯(lián)到創(chuàng)建它的這個(gè)線程和該線程的消息隊(duì)列。也就是說，如果你通過Handler發(fā) 布消息的話，消息將只會(huì)發(fā)送到與它關(guān)聯(lián)的這個(gè)消息隊(duì)列，當(dāng)然也只能處理該消息隊(duì)列中的消息。
主要的方法有：
1) public final boolean sendMessage(Message msg)
把消息放入該Handler所 關(guān)聯(lián)的消息隊(duì)列，放置在所有當(dāng)前時(shí)間前未被處理的消息后。
2) public void handleMessage(Message msg)
關(guān)聯(lián)該消息隊(duì)列的線 程將通過調(diào)用Handler的handleMessage方 法來接收和處理消息，通常需要子類化Handler來 實(shí)現(xiàn)handleMessage。
l Looper
Looper扮演著一個(gè)Handler和 消息隊(duì)列之間通訊橋梁的角色。程序組件首先通過Handler把 消息傳遞給Looper，Looper把 消息放入隊(duì)列。Looper也 把消息隊(duì)列里的消息廣播給所有的Handler，Handler接 受到消息后調(diào)用handleMessage進(jìn) 行處理。
1) 可以通過Looper類 的靜態(tài)方法Looper.myLooper得 到當(dāng)前線程的Looper實(shí) 例，如果當(dāng)前線程未關(guān)聯(lián)一個(gè)Looper實(shí) 例，該方法將返回空。
2) 可以通過靜態(tài)方法Looper. getMainLooper方法得到主線程的Looper實(shí) 例
線程，消息隊(duì)列，Handler，Looper之 間的關(guān)系可以通過一個(gè)圖來展示：
在了解了消息隊(duì)列及 其相關(guān)組件的設(shè)計(jì)思想后，我們將把天氣預(yù)報(bào)的案例通過消息隊(duì)列來重新實(shí)現(xiàn)：
在了解了消息隊(duì)列及其相關(guān)組件的設(shè)計(jì)思想后，我們將把天氣預(yù)報(bào)的案例通過消息隊(duì)列來重新實(shí)現(xiàn)：
private EditText editText;
private Handler messageHandler;
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);
Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);
button.setOnClickListener(this);
//得到當(dāng)前線程 的Looper實(shí)例，由于 當(dāng)前線程是UI線程也可以 通過Looper.getMainLooper()得到
Looper looper = Looper.myLooper();
//此處甚至可以 不需要設(shè)置Looper，因?yàn)?/span> Handler默認(rèn)就使用當(dāng) 前線程的Looper
messageHandler = new MessageHandler(looper);
}
@Override
public void onClick(View v) {
//創(chuàng)建一個(gè)子線 程去做耗時(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接工作
new Thread() {
@Override
public void run() {
//活動(dòng)用戶輸入 的城市名稱
String city = editText.getText().toString();
//調(diào)用Google 天氣API查詢指定城 市的當(dāng)日天氣情況
String weather = getWetherByCity(city);
//創(chuàng)建一個(gè)Message對(duì)象，并把得 到的天氣信息賦值給Message對(duì)象
Message message = Message.obtain();
message.obj = weather;
//通過Handler發(fā)布攜帶有天 氣情況的消息
messageHandler.sendMessage(message);
}
}.start();
}
//子類化一個(gè)Handler
class MessageHandler extends Handler {
public MessageHandler(Looper looper) {
super(looper);
}
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
//處理收到的消 息，把天氣信息顯示在title上
setTitle((String) msg.obj);
}
}
通過消息隊(duì)列改寫過后的天氣預(yù)報(bào)程序已經(jīng)可以成功運(yùn)行，因?yàn)?/span>Handler的handleMessage方法實(shí) 際是由關(guān)聯(lián)有該消息隊(duì)列的UI thread調(diào)用，而在UI thread中更新title并沒有違背Android的單線程模型的原 則。
2.3 AsyncTask
雖然借助消息隊(duì)列已經(jīng)可以較為完美的實(shí)現(xiàn)了天氣預(yù)報(bào)的功能，但是你還是不得不自己管理子線程，尤其當(dāng)你的需要有一些復(fù)雜的邏輯以及需要頻繁的更新UI的時(shí)候，這樣的方式使得你的代碼難以閱讀和理解。
幸運(yùn)的是Android另外提供了一個(gè)工具類：AsyncTask。它使得UI thread的使用變得異常簡(jiǎn)單。它使創(chuàng)建需要與用戶界面交互的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)變得更簡(jiǎn)單，不需要借助線程和Handler即可實(shí)現(xiàn)。
1) 子類化AsyncTask
2) 實(shí)現(xiàn)AsyncTask中定義的下面一個(gè)或幾個(gè)方法
? onPreExecute(), 該方法將在執(zhí)行實(shí)際的后臺(tái)操作前被UI thread調(diào)用。可以在該方法中做一些準(zhǔn)備工作，如在界面上顯示一個(gè)進(jìn)度條。
? doInBackground(Params...), 將在onPreExecute 方法執(zhí)行后馬上執(zhí)行，該方法運(yùn)行在后臺(tái)線程中。這里將主要負(fù)責(zé)執(zhí)行那些很耗時(shí)的后臺(tái)計(jì)算工作。可以調(diào)用publishProgress方法來更新實(shí)時(shí)的任務(wù)進(jìn)度。該方法是抽象方法，子類必須實(shí)現(xiàn)。
? 3. onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方 法被調(diào)用后，UI thread將調(diào)用這個(gè)方法從而在界面上展示任務(wù)的進(jìn)展情況，例如通過一個(gè)進(jìn)度條進(jìn)行展示。
? 4. onPostExecute(Result), 在doInBackground 執(zhí)行完成后，onPostExecute 方法將被UI thread調(diào)用，后臺(tái)的計(jì)算結(jié)果將通過該方法傳遞到UI thread.
為了正確的使用AsyncTask類，以下是幾條必須遵守的準(zhǔn) 則：
1) Task的實(shí)例 必須在UI thread中創(chuàng)建
2) execute方 法必須在UI thread中調(diào)用
3) 不要手動(dòng)的調(diào)用onPreExecute(), onPostExecute(Result)，doInBackground(Params...), onProgressUpdate(Progress...)這幾個(gè)方法
4) 該task只能被執(zhí)行一次，否則多次調(diào)用時(shí)將會(huì)出現(xiàn)異常
下面我們將通過AsyncTask并且嚴(yán)格遵守上面的4條準(zhǔn)則來改寫天氣預(yù)報(bào)的例子：
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
editText = (EditText) findViewById(R.id.weather_city_edit);
Button button = (Button) findViewById(R.id.goQuery);
button.setOnClickListener(this);
}
public void onClick(View v) {
//獲得用戶輸 入的城市名稱
String city = editText.getText().toString();
//必須每次都 重新創(chuàng)建一個(gè)新的task實(shí)例進(jìn)行 查詢，否則將提示如下異常信息
//the task has already been executed (a task can be executed only once)
new GetWeatherTask().execute(city);
}
class GetWeatherTask extends AsyncTask<String, Integer, String> {
@Override
protected String doInBackground(String... params) {
String city = params[0];
//調(diào)用Google 天氣API查詢指定 城市的當(dāng)日天氣情況
return getWetherByCity(city);
}
protected void onPostExecute(String result) {
//把doInBackground處理的結(jié)果 即天氣信息顯示在title上
setTitle(result);
}
}
注意這行代 碼：new GetWeatherTask().execute(city); 值得一提的是必須每次都重新創(chuàng)建一個(gè)新的GetWeatherTask來執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)，否則Android會(huì)提示“a task can be executed only once”的錯(cuò)誤信息。
經(jīng)過改寫后的 程序不僅顯得非常的簡(jiǎn)潔，而且還減少了代碼量，大大增強(qiáng)了可讀性和可維護(hù)性。因?yàn)樨?fù)責(zé)更新UI的onPostExecute方 法是由UI thread調(diào)用，所以沒有違背單線程模型的原則。良好的AsyncTask設(shè)計(jì)大大降低了我們犯錯(cuò)誤的幾率。
5綜述
本文首先大致介紹了Android的單線程模型及其原則。然后通過一個(gè)真實(shí)案例展示剛接觸Android的 開發(fā)人員在不理解Android的 單線程模型下容易犯的錯(cuò)誤。最后通過幾種正確的方式實(shí)現(xiàn)該案例，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解Android的單線程模型及其原則。由于更多地關(guān)注線程模型，本文或許不足以幫助讀者全面的認(rèn)識(shí)Android技 術(shù)，關(guān)于文中提到的其他技術(shù)細(xì)節(jié)以及Android的 其他相關(guān)技術(shù)可以訪問Android的 官方網(wǎng)站進(jìn)行進(jìn)一步的了解和學(xué)習(xí)。