Android环境下主UI线程与子线程通信机制研究

孙翠改

摘要：Android的应用程序支持多线程，某些android程序在处理事件代码时，可以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，避免出现响应较慢导致用户长时间的等待，因此对于不需要同步阻塞去等待返回结果的应用，可以通过多线程来实现异步。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，提升了安卓用户的使用体验。本文来研究和使用多线程编程，对我们学习安卓编程有着十分重要的作用。

关键词：Android UI 线程 通信

中图分类号：TP316.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0066-02

Abstract：Android applications support multithreading， some Android application in the treatment of the event code， can be time-consuming operation to another child thread to perform， so as to ensure the smooth of the main UI thread， avoid response slow lead to the user for a long time waiting， so does not need to be synchronized block to wait to return the result of application， can be done by multi-thread asynchronous. Multithreaded programming provides a convenient for us to make full use of system resources， but also provides a way to design complex UI and time-consuming operation， improving the use of the android user experience. In this paper， to study and use of multithreaded programming， learning android programming is very important to us.

Key Words：Android； UI； thread； communication

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（Message msg）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。

3.1 Thread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（long time）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。

3.2 Message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。

3.3 Handler类

发送消息：所使用的类为Handler类，方法为public boolean sendMessage（Message msg），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public void han

dleMessage（Message msg），通过判断msg.what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{Exception e}{ }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.