淺談Android消息異步處理機制

Android 確實是不允許在子線程中進行UI 操作。但有些時候，我們必須在子線程裡去執行一些耗時任務，然後根據任務的執行結果來更新相應的UI 控件，這該如何是好呢？

對於這種情況，Android 提供了一套異步消息處理機制，完美地解決了在子線程中進行UI 操作的問題。

現在我們就來學習異步消息處理。

先看一段代碼：

 

package gdtest.com.quan.car.servicemessagetest;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Message;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends Activity implements View.OnClickListener {

    public static final int UPDATE_TEXT = 1;

    private TextView content_tv_main;

    private Button change_btn_main;

    private Boolean flag = true;

    private Handler handler = new Handler() {

        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case UPDATE_TEXT:
                    if(flag){
                        content_tv_main.setText("Nice to meet you.");
                        flag = false;
                    }else{
                        content_tv_main.setText("Nice to meet you too.");
                        flag = true;
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        content_tv_main = (TextView) findViewById(R.id.content_tv_main);
        change_btn_main = (Button) findViewById(R.id.change_btn_main);
        change_btn_main.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View view) {
        switch (view.getId()) {
            case R.id.change_btn_main:
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        Message message = new Message();
                        message.what = UPDATE_TEXT;
                        handler.sendMessage(message);
                    }
                }).start();
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

 

 

這裡我們先是定義了一個整型常量UPDATE_TEXT，用於表示更新TextView 這個動作。然後新增一個Handler 對象，並重寫父類的handleMessage 方法，在這裡對具體的Message進行處理。如果發現Message 的what 字段的值等於UPDATE_TEXT，就將TextView 顯示的內容改成Nice to meet you。
下面再來看一下Change Text 按鈕的點擊事件中的代碼。可以看到，這次我們創建Message（android.os.Message）對象，並將它的what 字段的值指定為UPDATE_TEXT，然後調用Handler 的sendMessage()方法將這條Message 發送出去。很快，Handler 就會收到這條Message，並在handleMessage()方法中對它進行處理。注意此時handleMessage()方法中的代碼就是在主線程當中運行的了，所以我們可以放心地在這裡進行UI 操作。

接下來對Message 攜帶的what 字段的值進行判斷，如果等於UPDATE_TEXT，就將TextView 顯示的內容改成Nice to meet you，設置了一個flag標志位，再次點擊就變成Nice to meet you too，來回切換。
現在重新運行程序，可以看到屏幕的正中央顯示著Hello world。然後點擊一下ChangeText 按鈕，顯示的內容著就被替換成Nice to meet you/Nice to meet you too，如圖所示。

 

 

這就是Android 異步消息處理的基本用法，使用這種機制就可以出色地解決掉在子線程中更新UI 的問題。

下面我們分析一下Android 異步消息處理機制到底是如何工作的。

Android 中的異步消息處理主要由四個部分組成，Message、Handler、MessageQueue 和Looper。其中Message 和Handler 我們已經接觸過了，而MessageQueue 和Looper對於你來說還是全新的概念，下面我就對這四個部分進行一下簡要的介紹。
1. Message
Message 是在線程之間傳遞的消息，它可以在內部攜帶少量的信息，用於在不同線程之間交換數據。上一小節中我們使用到了Message 的what 字段，除此之外還可以使用arg1 和arg2 字段來攜帶一些整型數據，使用obj 字段攜帶一個Object 對象。
2. Handler
Handler 顧名思義也就是處理者的意思，它主要是用於發送和處理消息的。發送消息一般是使用Handler 的sendMessage()方法，而發出的消息經過一系列地輾轉處理後，最終會傳遞到Handler的handleMessage()方法中。
3. MessageQueue
MessageQueue 是消息隊列的意思，它主要用於存放所有通過Handler 發送的消息。這部分消息會一直存在於消息隊列中，等待被處理。每個線程中只會有一個MessageQueue對象。
4. Looper
Looper 是每個線程中的MessageQueue 的管家，調用Looper 的loop()方法後，就會進入到一個無限循環當中，然後每當發現MessageQueue 中存在一條消息，就會將它取出，並傳遞到Handler 的handleMessage()方法中。每個線程中也只會有一個Looper 對象。
了解了Message、Handler、MessageQueue 以及Looper 的基本概念後，我們再來對異步消息處理的整個流程梳理一遍。首先需要在主線程當中創建一個Handler 對象，並重寫handleMessage()方法。然後當子線程中需要進行UI 操作時，就創建一個Message 對象，並通過Handler 將這條消息發送出去。之後這條消息會被添加到MessageQueue 的隊列中等待被處理，而Looper 則會一直嘗試從MessageQueue 中取出待處理消息，最後分發回Handler的handleMessage()方法中。由於Handler 是在主線程中創建的，所以此時handleMessage()方法中的代碼也會在主線程中運行，於是我們在這裡就可以安心地進行UI 操作了。整個異步消息處理機制的流程示意圖如圖所示。

 

一條Message 經過這樣一個流程的輾轉調用後，也就從子線程進入到了主線程，從不能更新UI 變成了可以更新UI，整個異步消息處理的核心思想也就是如此。

 

使用AsyncTask
不過為了更加方便我們在子線程中對UI 進行操作，Android 還提供了另外一些好用的工具，AsyncTask 就是其中之一。借助AsyncTask，即使你對異步消息處理機制完全不了解，也可以十分簡單地從子線程切換到主線程。

當然，AsyncTask 背後的實現原理也是基於異步消息處理機制的，只是Android 幫我們做了很好的封裝而已。
首先來看一下AsyncTask 的基本用法，由於AsyncTask 是一個抽象類，所以如果我們想使用它，就必須要創建一個子類去繼承它。在繼承時我們可以為AsyncTask 類指定三個泛型參數，這三個參數的用途如下。
1. Params
在執行AsyncTask 時需要傳入的參數，可用於在後台任務中使用。
2. Progress
後台任務執行時，如果需要在界面上顯示當前的進度，則使用這裡指定的泛型作為進度單位。

3. Result
當任務執行完畢後，如果需要對結果進行返回，則使用這裡指定的泛型作為返回值類型。
因此，一個最簡單的自定義AsyncTask 就可以寫成如下方式：
class DownloadTask extends AsyncTask {
……
}
這裡我們把AsyncTask 的第一個泛型參數指定為Void，表示在執行AsyncTask 的時候不需要傳入參數給後台任務。第二個泛型參數指定為Integer，表示使用整型數據來作為進度顯示單位。第三個泛型參數指定為Boolean，則表示使用布爾型數據來反饋執行結果。

當然，目前我們自定義的DownloadTask 還是一個空任務，並不能進行任何實際的操作，
我們還需要去重寫AsyncTask 中的幾個方法才能完成對任務的定制。經常需要去重寫的方法有以下四個。
1. onPreExecute()
這個方法會在後台任務開始執行之前調用，用於進行一些界面上的初始化操作，比如顯示一個進度條對話框等。
2. doInBackground(Params...)
這個方法中的所有代碼都會在子線程中運行，我們應該在這裡去處理所有的耗時任務。任務一旦完成就可以通過return 語句來將任務的執行結果返回，如果AsyncTask 的第三個泛型參數指定的是Void，就可以不返回任務執行結果。

注意，在這個方法中是不可以進行UI 操作的，如果需要更新UI 元素，比如說反饋當前任務的執行進度，可以調用publishProgress(Progress...)方法來完成。
3. onProgressUpdate(Progress...)
當在後台任務中調用了publishProgress(Progress...)方法後，這個方法就會很快被調用，方法中攜帶的參數就是在後台任務中傳遞過來的。在這個方法中可以對UI 進行操作，利用參數中的數值就可以對界面元素進行相應地更新。
4. onPostExecute(Result)
當後台任務執行完畢並通過return 語句進行返回時，這個方法就很快會被調用。返回的數據會作為參數傳遞到此方法中，可以利用返回的數據來進行一些UI 操作，比如說提醒任務執行的結果，以及關閉掉進度條對話框等。

因此，一個比較完整的自定義AsyncTask 就可以寫成如下方式：

class DownloadTask extends AsyncTask{

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        //progressDialog.show();//顯示進度對話框
        super.onPreExecute();
    }

    @Override
    protected Boolean doInBackground(Void... voids) {
        try {
            while (true) {
                int downloadPercent = doDownload(); // 這是一個虛構的方法
                publishProgress(downloadPercent);
                if (downloadPercent >= 100) {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    private int doDownload() {
        return 0;
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        // 在這裡更新下載進度
        //progressDialog.setMessage("Downloaded " + values[0] + "%");
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(Boolean result) {
//        progressDialog.dismiss(); // 關閉進度對話框
//        // 在這裡提示下載結果
//        if (result) {
//            Toast.makeText(context, "Download succeeded",
//                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
//        } else {
//            Toast.makeText(context, " Download failed",
//                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
//        }
    }
}

 

 

在這個DownloadTask 中，我們在doInBackground()方法裡去執行具體的下載任務。這個方法裡的代碼都是在子線程中運行的，因而不會影響到主線程的運行。注意這裡虛構了一個doDownload()方法，這個方法用於計算當前的下載進度並返回。在得到了當前的下載進度後， 下面就該考慮如何把它顯示到界面上了， 由於doInBackground()方法是在子線程中運行的，在這裡肯定不能進行UI 操作，

所以我們可以調用publishProgress()方法並將當前的下載進度傳進來，這樣onProgressUpdate()方法就會很快

被調用，在這裡就可以進行UI 操作了。
當下載完成後，doInBackground()方法會返回一個布爾型變量，這樣onPostExecute()方法就會很快被調用，這個方法也是在主線程中運行的。然後在這裡我們會根據下載的結果來彈出相應的Toast 提示，從而完成整個DownloadTask 任務。
簡單來說，使用AsyncTask 的訣竅就是，在doInBackground()方法中去執行具體的耗時任務，在onProgressUpdate()方法中進行UI 操作，在onPostExecute()方法中執行一些任務的收尾工作。
如果想要啟動這個任務，只需編寫以下代碼即可：
new DownloadTask().execute();
以上就是AsyncTask 的基本用法，怎麼樣，是不是感覺簡單方便了許多？我們並不需要去考慮什麼異步消息處理機制，也不需要專門使用一個Handler 來發送和接收消息，只需要調用一下publishProgress()方法就可以輕松地從子線程切換到UI 線程了。