Android UI 单线程模型和AsyncTask原理

http://blog.163.com/lhl_soft/blog/static/20175000420121236405594/

在Android开发中经常会用到从网络上访问资源，从数据库中查询信息，如果我们单击界面上的某一个控件的时候执行这些操作，如果网络资源不可用，数据库操作消耗时间过长，就会使我们的程序一直进入阻塞状态，用户感觉程序已经死掉，如果长时间没反应，用户可能还要重启系统。这样用户体验不好，为了解决这个问题，我们想对这些操作在开一个线程让他们后台运行，防止主线程进入阻塞状态。这种情况下就涉及了android UI及时更新，用一个progressBar或者一个progressDialog提示用户后台执行的情况。

这中间涉及一个问题：

当Android程序第一次执行的启动的时，Android会同时启动一个对应的主线程（Main Thread），主线程主要负责与UI相关的事件，如：用户点击事件，触屏事件及屏幕重绘事件，并把相关的事件分发到对应的组件进行处理。所以主线程又称UI线程。在开发Android应用的时候必须遵守Android UI 单线程模型原则：Android UI操作并不是线程安全的并且这些操作必须在UI线程中执行。

解决这种情况有两种方案：

1.用线程和Handler机制：在线程里面做后台操作，在Handler里面进行控件及时更新。

2.用AsyncTask原理：AsyncTask是一个工具类，适合于简单的异步处理，不需要借助线程和Handler。

例子1.线程和Handler机制

package andorid.handler;import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.ProgressBar;public class HandlerTestActivity extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
 private ProgressBar progressBar;
 private Button button;
 private int i;
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        progressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.proBar);
        button = (Button) findViewById(R.id.button);
        
        button.setOnClickListener(new OnClickListener() {
   
   @Override
   public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
    i = 0;
    new Thread(mThread).start();
   }
  });
        
  }
  Handler mHandler = new Handler(){  @Override
  public void handleMessage(Message msg) {
   // TODO Auto-generated method stub
   
   progressBar.setVisibility(View.VISIBLE);
   mHandler.post(mThread);
   if(msg.arg1>=100){
    update();
    mHandler.removeCallbacks(mThread);
   }
   super.handleMessage(msg);
  }
     
    };    Runnable mThread = new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   // TODO Auto-generated method stub
   //放一些后台操作代码但是具体咋放自己感觉
   Message message = new Message();
   message.arg1=(i+=10);
   mHandler.sendMessage(message);
   try {
    Thread.sleep(500);
   } catch (InterruptedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  }
 };
 public void update(){
  progressBar.setVisibility(View.GONE);
 }
}

xml文件

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    >
<TextView  
    android:layout_width="fill_parent" 
    android:layout_height="wrap_content" 
    android:text="@string/hello"
    />
<Button 
 android:id="@+id/button"
 android:layout_width="fill_parent"
 android:layout_height="wrap_content"
 android:text="执行后台操作"/>
<ProgressBar 
 android:id="@+id/proBar"
 android:layout_gravity="center"
 android:layout_width="wrap_content"
 android:layout_height="wrap_content"
 android:visibility="gone"/>
</LinearLayout>

例子2.AsyncTask工具类

在开发Android移动客户端的时候往往要使用多线程来进行操作，我们通常会将耗时的操作放在单独的线程执行，避免其占用主线程而给用户带来不好的用户体验。但是在子线程中无法去操作主线程（UI 线程），在子线程中操作UI线程会出现错误。因此android提供了一个类Handler来在子线程中来更新UI线程，用发消息的机制更新UI界面，呈现给用户。这样就解决了子线程更新UI的问题。但是费时的任务操作总会启动一些匿名的子线程，太多的子线程给系统带来巨大的负担，随之带来一些性能问题。因此android提供了一个工具类AsyncTask，顾名思义异步执行任务。这个AsyncTask生来就是处理一些后台的比较耗时的任务，给用户带来良好用户体验的，从编程的语法上显得优雅了许多，不再需要子线程和Handler就可以完成异步操作并且刷新用户界面。

先大概认识下Android.os.AsyncTask类：

* android的类AsyncTask对线程间通讯进行了包装，提供了简易的编程方式来使后台线程和UI线程进行通讯：后台线程执行异步任务，并把操作结果通知UI线程。

* AsyncTask是抽象类.AsyncTask定义了三种泛型类型 Params，Progress和Result。

　 * Params 启动任务执行的输入参数，比如HTTP请求的URL。

　 * Progress 后台任务执行的百分比。

　 * Result 后台执行任务最终返回的结果，比如String,Integer等。

* AsyncTask的执行分为四个步骤，每一步都对应一个回调方法，开发者需要实现这些方法。

　 * 1) 继承AsyncTask

　 * 2) 实现AsyncTask中定义的下面一个或几个方法

* onPreExecute(), 该方法将在执行实际的后台操作前被UI 线程调用。可以在该方法中做一些准备工作，如在界面上显示一个进度条，或者一些控件的实例化，这个方法可以不用实现。

* doInBackground(Params...), 将在onPreExecute 方法执行后马上执行，该方法运行在后台线程中。这里将主要负责执行那些很耗时的后台处理工作。可以调用 publishProgress方法来更新实时的任务进度。该方法是抽象方法，子类必须实现。

* onProgressUpdate(Progress...),在publishProgress方法被调用后，UI 线程将调用这个方法从而在界面上展示任务的进展情况，例如通过一个进度条进行展示。

* onPostExecute(Result), 在doInBackground 执行完成后，onPostExecute 方法将被UI 线程调用，后台的计算结果将通过该方法传递到UI 线程，并且在界面上展示给用户.

* onCancelled(),在用户取消线程操作的时候调用。在主线程中调用onCancelled()的时候调用。

为了正确的使用AsyncTask类，以下是几条必须遵守的准则：

　　1) Task的实例必须在UI 线程中创建

　　2) execute方法必须在UI 线程中调用

　　3) 不要手动的调用onPreExecute(), onPostExecute(Result)，doInBackground(Params...), onProgressUpdate(Progress...)这几个方法，需要在UI线程中实例化这个task来调用。

　　4) 该task只能被执行一次，否则多次调用时将会出现异常

doInBackground方法和onPostExecute的参数必须对应，这两个参数在AsyncTask声明的泛型参数列表中指定，第一个为doInBackground接受的参数，第二个为显示进度的参数，第第三个为doInBackground返回和onPostExecute传入的参数。

下面是一个后台下载网络资源的例子：

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.HttpResponse;
import org.apache.http.client.ClientProtocolException;
import org.apache.http.client.HttpClient;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.impl.client.DefaultHttpClient;import android.app.Activity;
import android.app.ProgressDialog;
import android.content.Context;
import android.content.DialogInterface;
import android.os.AsyncTask;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.ProgressBar;
import android.widget.TextView;public class AsyncTaskTest extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
 private TextView tv;
 private Button bt;
 private static final String URL = "http://www.baidu.com";
 private ProgressBar prb ;
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
        initView();
    }
    /**
     * 初始化控件和事件
     */
    private void initView(){
     tv = (TextView) findViewById(R.id.AsyncTask_tv);
     bt = (Button) findViewById(R.id.AsyncTask_bt);
     prb =(ProgressBar) findViewById(R.id.pro);
     bt.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
   
   @Override
   public void onClick(View v) {
    // TODO Auto-generated method stub
    connect();
   }
  });
    }
    /**
     * 开始执行网络连接，通过AsyncTask原理，后台下载数据
     */
 protected void connect() {
  // TODO Auto-generated method stub
  PageTask task = new PageTask();
  task.execute(URL);
 }
 /**
  * 
  * @author Administrator
  * AsyncTask原理和匿名线程相比的好处：
  * 第一，线程的开销较大，如果每个任务都要创建一个线程，那么应用 程序的效率要低很多；
  * 第二，线程无法管理，匿名线程创建并启动后就不受程序的控制了，如果有很多个请求发送，那么就会启动非常多的线程，系统将不堪重负。 另外，前面已经看到，在新线程中更新UI还必须要引入handler，这让代码看上去非常臃肿。
  * AsyncTask是抽象类，子类必须实现抽象方法doInBackground(Params... p) ，在此方法中实现任务的执行工作，比如连接网络获取数据等。通常还应该实现onPostExecute(Result r)方法，因为应用程序关心的结果在此方法中返回。需要注意的是AsyncTask一定要在主线程中创建实例。AsyncTask定义了三种泛型类型 Params，Progress和Result。
  * Params 启动任务执行的输入参数，比如HTTP请求的URL。
  * Progress 后台任务执行的百分比。
  * Result 后台执行任务最终返回的结果，比如String。
     * AsyncTask 的执行分为四个步骤，与前面定义的TaskListener类似。每一步都对应一个回调方法，需要注意的是这些方法不应该由应用程序调用，开发者需要做的就是实现这些方法。在任务的执行过程中，这些方法被自动调用。
  * onPreExecute() 当任务执行之前开始调用此方法，可以在这里显示进度对话框。
  * doInBackground(Params...) 此方法在后台线程执行，完成任务的主要工作，通常需要较长的时间。在执行过程中可以调用publicProgress(Progress...)来更新任务的进度。
  * onProgressUpdate(Progress...) 此方法在主线程执行，用于显示任务执行的进度。
  * onPostExecute(Result) 此方法在主线程执行，任务执行的结果作为此方法的参数返回。
  */
 class PageTask extends AsyncTask<String, Integer, String>{
  @Override
  protected void onCancelled() {
   // TODO Auto-generated method stub
   super.onCancelled();
  }
  /**
   * 任务执行完之后，通过此函数返回结果
   */
  @Override
  protected void onPostExecute(String result) {
   // TODO Auto-generated method stub
   tv.setText(result);
//   pdialog.dismiss();
   super.onPostExecute(result);
  }
  /**
   * 执行任务前的准别工作
   */
  @Override
  protected void onPreExecute() {
   // TODO Auto-generated method stub
   tv.setText("等待---------");
   prb.setMax(100);
   super.onPreExecute();
  }
  /**
   * 任务执行中的更新UI线程中的界面状态
   */
  @Override
  protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
   // TODO Auto-generated method stub
   System.out.println(""+values[0]);
   tv.setText("下载进度："+values[0]);
   prb.setProgress(values[0]);
   super.onProgressUpdate(values);
  }
  /**
   * 后台执行任务
   */
  @Override
  protected String doInBackground(String... params) {
   // TODO Auto-generated method stub
   HttpClient client = new DefaultHttpClient();
   HttpGet get = new HttpGet(params[0]);
   try {
    HttpResponse response = client.execute(get);
    HttpEntity entity = response.getEntity();
    long length = entity.getContentLength();
    InputStream is = entity.getContent();
    String s = null;
    if(is!=null){
     ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
     byte[] buf = new byte[128];
     int ch = -1;
     int cout = 0;
     while((ch=is.read(buf))!=-1){
      baos.write(buf,0,ch);
      cout += ch;
      System.out.println("cout数量："+cout);
      if(length>0){
       publishProgress((int)((cout/(float)length)*100));//通过此函数更新UI线程控件状态（调用onProgressUpdate（）函数）
      }
      try {
       Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
       // TODO Auto-generated catch block
       e.printStackTrace();
      }
     }
     s = new String(baos.toByteArray());
     return s;
    }
   } catch (ClientProtocolException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   } catch (IOException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
   
   return null;
  }
  
  
 }
}