Android--多線程之進程與線程

前言

　　對於Android程序中，使用多線程的技術是必不可少的，就拿之前最簡單的例子來說明，對於Android4.0+的應用而言，訪問網絡必須另起線程才可以訪問。本片博客介紹Android下進程和線程，以及它們的特點及應用，並通過幾個Demo來展示Android中簡單的線程中操作UI線程的組件。

進程與線程

　　一般來說，Android中為一個應用程序開啟一個進程進行執行，在這個應用程序中的所有組件，通過單獨的線程進行執行，而其中所有的線程，共享該應用程序進程的資源。當一個應用程序啟動的時候，Android系統啟動一個新的Linux應用程序的進程和一個執行線程。默認情況下，一個應用程序運行中的所有組件運行在相同的進程和線程中，這里的線程一般稱為主線程。如果一個應用程序的組件開始的時候，已經存在一個進程，那么應用程序會在與它相同的執行線程中開始這個組件。

進程

　　默認情況下，同一應用程序下的所有組件運行在同一進程中，大多數應用程序不應該改變這個。然而，如果需要控制那個進程屬於那個組件，可以在AndroidManifest.xml文件中進行配置。一般來說，組件元素：<activity>、<service>、<receiver>、<provider>均支持一個android:process屬性，可以設置這個屬性讓不同的組件單獨運行在自己的進程中，也可以使用這個屬性使不同的應用程序組件運行在相同的進程中，並共享相同的Linux用戶ID和賦予同樣的證書。

　　Tips：<application>元素也支持android:process屬性，用於設置所有的組件。

　　Android在內存較低的情況下，會關閉一些優先級較低的進程以增大內存運行更重要的進程，而在這個進程中的所有線程，也會被同時銷毀。在內存足夠的情況下，Android系統會視圖盡可能保持應用程序進程，以達到下次的運行的快速啟動，但最終需要移除舊的進程，回收內存用於新的或更重要的進程。通過進程的優先級來判斷是否被回收，一般會回收優先級低的進程，以給優先級高的進程騰出資源。

　　下面是五類Android進程，他們的優先級順序排列：

1. Foreground process：前台進程。
2. Visible prcess：可見進程。
3. Service process：服務進程。
4. Background process：后台進程。
5. Empty process：空進程。

　　Tips：一個進程的優先級是可以變化的。

 

線程

　　當應用程序啟動時，系統會創建一個執行線程在這個應用程序的的進程中，一般被稱為“主線程”。這個線程是非常重要的，因為它負責把事件分發給響應的用戶組件，包括繪制事件等，因此主線程又被稱為UI線程。系統並不會為每個組件創建一個單獨的線程，而是在UI線程中，完成這些組件的初始化的，因此系統回調方法是運行在UI線程中，如click事件。

　　當程序執行比較復雜的工作來應對用戶交互的時候，哪怕應用程序被正確的執行了，單線程模式也可能會導致運行性能很低下。舉例來說，如果一切的應用功能都發生在UI線程中，當執行耗時操作的時候，如訪問網絡或查詢數據，均會阻塞UI先，將導致其他的事件不被分發到事件隊列中，包括屏幕繪制事件。導致從用戶的角度來看，應用程序死掉了。而在Android系統中，當UI線程被阻塞超過幾秒鍾（大約是5秒）的時候，會彈出“應用程序沒有響應”的對話框，造成用戶體驗差，可能會迫使用戶決定退出你的應用或者干脆直接卸載它。

　　此外，Android的UI ToolKit包下的所有組件都不是線程安全的，所以，不能在一個單獨的工作線程中操作這些UI組件，必須在UI線程中操作。因此，對於單線程模型，Android有兩個規則：

1. 不能阻塞UI線程
2. 不能在工作線程中訪問Android UI ToolKit包下的組件。

　　對於耗時的操作，應該放在單獨的線程中。例如：下面通過一個Demo監聽按鈕點擊事件，下載一個圖片，從單獨的線程中，並顯示在一個ImageView中。

        btnError2.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {            
            @Override
            public void onClick(View v) {
                // 增加一個線程訪問網絡
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // 獲取地址下的圖片
                        Bitmap btm=loadImageFromNetwork("http://ww4.sinaimg.cn/bmiddle/786013a5jw1e7akotp4bcj20c80i3aao.jpg");
                        imageView1.setImageBitmap(btm);                        
                    }
                }).start();
                
            }
        });

　　起初，這似乎是合理的，啟動了一個新線程來訪問網絡，但是它違反了規則二，不能在Android UI主線程之外修改UI組件，而在click中new Thread的是一個工作線程，在工作線程中無法操作UI組件，以上Demo會報錯。

　　要修正上面的錯誤，Android提供幾種方法可以從其他線程中訪問UI線程：

• Activity.runOnUiThread(Runnable)：運行在指定的UI線程上，如果當前線程是UI線程，那么立即執行，如果當前線程不是UI線程，則發布到UI線程的事件隊列中。
• View.post(Runnable)：將事件發布到UI線程中，立即被執行。
• View.postDelayed(Runnanle,long)：將事件發布到UI線程中，延遲被執行，延遲數為傳遞的long參數。

　　下面通過兩個Dem來通過上面介紹的方法來操作UI組件：

　　Activity.runOnUiThread：

        btnRunOnUiThread.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    
                    @Override
                    public void run() {
                        final Bitmap btm=loadImageFromNetwork("http://ww4.sinaimg.cn/bmiddle/786013a5jw1e7akotp4bcj20c80i3aao.jpg");
                        MainActivity.this.runOnUiThread(new Runnable() {                            
                            @Override
                            public void run() {
                                imageView1.setImageBitmap(btm);                                
                            }
                        });
                    }
                }).start();
            }
        });

　　效果演示：

 　　View.post

        btnPost.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    
                    @Override
                    public void run() {
                        final Bitmap btm=loadImageFromNetwork("http://ww1.sinaimg.cn/bmiddle/88ff29e8jw1e7pjnpfxbrj20dp0a90tb.jpg");
                        imageView1.post(new Runnable() {
                            
                            @Override
                            public void run() {
                                // TODO Auto-generated method stub
                                imageView1.setImageBitmap(btm);
                            }
                        });
                    }
                }).start();                
            }
        });

　　效果演示：

　　以上Demo中，通過訪問網絡獲取圖片的方法，通過HttpClient實現，不清楚的朋友可以參見博客：HttpClient。

　　源碼下載

 

總結

　　雖然上面介紹了幾種方式在工作線程中把消息發布到UI線程的消息隊列的方式來訪問UI組件。但是一般實際的開發當中，這種代碼會變的復雜且難於維護。處理更復雜的線程間交互，可以考慮使用Handle+Message，在UI線程中處理工作線程發送過來的消息，還可以繼承AsyncTask類來簡化工作線程發送消息到主線程中交互UI組件。這兩種方式會在接下來的博客中介紹到。