Android 中的线程形态 -- AsyncTask，HandlerThread，IntentService

主线程和子线程

主线程是指进程所拥有的线程，在java中默认情况下一个进程只有一个线程，这个线程就是主线程。主线程主要处理界面交互相关的逻辑，因为用户随时会和界面发生交互，因此主线程在任何时候都必须有较高的响应速度，否则就会产生一种界面卡顿的感觉。为了保持较高的响应速度，就要求主线程不能执行耗时的任务，这个时候子线程就派上用场了。子线程也叫工作线程，除了主线程之外的线程都是子线程。

Android 沿用了java、的线程模型，其中的线程也分为主线程和子线程，其中的主线程也叫UI线程。主线程的作用是运行四大组件以及处理他们和用户的交互，而子线程的作用则是执行耗时任务，比如网络请求、I/O操作等。从Android 3.0开始系统要求网络访问必须在子线程中进行，否则网络访问将会失败并抛出NetworkOnMainThreadExceptioin这个异常，这样做是为了避免由于被耗时操作所阻塞从而出现ANR现象。

AsynaTask

AsynaTask 是一种轻量级的异步人物类，他可以在线程池中执行后台任务，然后把执行的进度和最终结果传递给主线程中更新UI。从实现上来说，AnyncTask封装了Thread和Handler,通过AsyncTask可以更加方便的执行后台任务以及在主线程中访问UI，但是AsyncTask并不适合进行特别耗时的任务，对于特别耗时的任务来说，建议使用线程池。

AsynaTask 是一个抽象的泛型类，他提供了Params、Progress和Result这三个泛型参数，其中Params表示参数的类型，Projress表示后台任务的执行进度的类型，而Result则表示后台任务的返回结果的类型，如果AsyncTask确实不需要传递具体的参数，那么这三个泛型参数可以用Void来代替。AsyncTask这个类的申明如下所示。

public abstract class AsyncTask<Params,Progress,Result>

AsynacTask 提供了4个核心方法，他们的含义如下所示。

1）onPreExecute(),在主线程中执行，在异步任务执行之前，此方法会被调用，一般可以用于做一些准备工作。

2）doInBackground(Params...params),在线程池中执行，此方法用于执行异步任务，params参数表示异步任务的输入参数。在此方法中可以通过publishProgress方法来更新任务条的进度，publishProgress方法会调用onProgressUpdate方法。另外此方法需要返回计算结果给onPostExecute方法。

3）onProgressUpdate(Progress... values),在主线程中执行，当后台任务的执行进度发生改变时此方法会被调用。

4）onPostExecute(Result result),在主线程中执行，在异步任务执行之后，此方法会被调用，其中result参数是后台任务的返回值，即doInBackground的返回值。

上面这几个方法，onPreExecute先执行，接着是doInBackground,最后才是onPosttExecute。除了上述四个方法以外，AsyncTask还提供了onCancelled()方法，他同样在主线程中执行，当异步任务呗取消时，onCancelled()方法会被调用，这个时候onPostExecute则不会被调用。下面提供一个典型的实例，如下所示。

 private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long> {        protected Long doInBackground(URL... urls) {            int count = urls.length;            long totalSize = 0;            for (int i = 0; i < count; i++) {                // totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);                publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));                // Escape early if cancel() is called                if (isCancelled())                    break;            }            return totalSize;        }        protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {            // setProgressPercent(progress[0]);        }        protected void onPostExecute(Long result) {            // showDialog("Downloaded " + result + " bytes");        }    }

在上面的代码中，实现了一个具体的AsbybcTask类，这个类主要用于模拟文件的下载过程，他的输入参数类型为URL，后台任务的进程参数为Integer,而后台任务的返回结果为Long类型。注意到doInBackground和onRrogressUpdate方法他们的参数中均包含... 的字样，在java中... 表示参数的数量不定，他是一只数组型参数。当要执行上述下载任务时，可以通过如下方式来完成。

new DownloadFilesTask().execute(url1,url2,url3);

在DownloadFilesTask中，doInBackground用来执行具体的下载任务并通过publishProjress方法来更新下载的进度，同时还有判断下载任务是否被外界取消了，当下载任务完成后，onPostExecute方法就会被调用，他也是运行在主线程中，这个时候我们就可以在界面上做一些提示，比如弹出一个对话框告知用户下载已经完成了。

AsyncTask在具体的使用过程中也是有一些限制的，，主要有如下几点：

1）AsyncTask的类必须在主线程中加载，这就意味着第一次访问AsyncTask必须发生在主线程

2）AsyncTask的对象必须在主线程中创建。

3）execute方法必须在UI线程调用。

4）不要在程序中直接调用onPreExecute(),onPostExecute,doInBackground和onProgressUpdate方法。

5）一个AsyncTask对象只能执行一次，即只能调用一次execute方法，否则会报运行时异常。

HandlerThread

HandlerThread继承了Thread,他是一种可以使用Handler的thread，他的实现也很简单，就是在run方法中通过Looper.prepare()来创建消息队列，并通过Looper.loop()来开启消息循环，这样在实际的使用中就允许在HandlerThread中创建Handler了。HandlerThread的run方法如下所示。

public void run(){mTid = Process.myTid();Looper.prepare();synchronized (this) {mLooper = getMainLooper().myLooper();notifyAll();}Process.setThreadPriority(mPrioroty);onLooperPrepared();Looper.loop();mTid = -1;}

从HandlerThread的实现来看，它个普通的Thread有显著的不同之处。普通的Thread主要用于在run方法中执行一个耗时任务，而HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方式来通知HandlerThread在内部创建了消息队列，外界需要通过Handler的消息方式来通知HandlerThread执行一个具体的任务。HandlerThread是一个很有用的类，他在Android 中的一个具体的使用场景是IntentService，IntentSersive将在后面介绍。由于HandlerThread的run方法是一个无线循环，因此当明确不需要再使用HandlerThread时，可以通过他的quit或者quitSafely方法来终止线程的执行，这是一个良好的编程习惯。

IntentService

IntentService是一种特殊的Service，它继承了Service并且它是一个抽象类，因此必须创建它的子类才能使用IntentService。IntentService可用于执行后台耗时的任务，当任务执行后他会自动停止，同时由于IntentService是服务的原因，这导致他的优先级比单纯的线程高很多，所以IntentService比较适合执行一些高级优先的后台任务，因为它优先级高不容易被系统杀死。在实现上，IntentService封装了HandlerThread和Handler,这一点可以从它的onCreate方法中看出来，如下所示。

public void onCreate(){super.onCreate();HandlerThread thread = new HandlerThread("IntentService["+mName+"]");thread.start();mServiceLooper = thread.getLooper();mServiceLooper = new ServiceHandler(mServiceLooper);}

当IntentService 被第一次启动时，他的onCreate方法会被调用，onCreate方法会创建一个HandlerTHread，然后使用它的Looper来构造一个Handler对象mServiceHandler，这样通过mServiceHandler发送的消息最终都会在HandleThread中执行，从这个角度来看，IntentService也可以用于后台任务。每次启动IntentService,他的onStartCommand方法就会调用一次，IntentService方法时如何处理外界的Intent的，onStartCommand调用了onStart,onStart方法如下所示。

public void onStart(Intent intent,int startId){Message message = mServiceHandler.obtainMessage();message.arg1 = startId;message.obj =intent;mServiceHandler.sendMessage(msg);}

可以看出，IntentService仅仅是通过mServiceHandler发送了一个消息，这个消息会在HandlerThread中被处理。mServiceHandler收到消息后，会将传递给onHabdleIntebt方法去处理。注意这个Intent对象的内容和外界的starrtService(intent)中的intent的内容是完全一致的，通过这个Intent对象的内容和外界的startService(intent) 中的intent的内容是完全一致的，通过这个Intent对象即可解析出外界启动IntentService是所传递的参数，通过这些参数就可以区分具体的后台任务，这样在onHanleIntent方法中就可以对不同的后台任务来做处理了。当onHandleIntent 方法执行结束后，IntentService会通过stopSelf(int startId) 方法来尝试停止服务。这里之所以采用stopSelf(int startId)而不是stopSelf()来停止服务，那是因为stopSelf(）会立刻停止服务，而这个时候可能还有其他消息未处理，stopSelf(int startId)则会等待所有的消息都处理完毕后才终止服务。一般来说，stopSelf(int startId)在尝试停止服务之前会判断最近启动服务的次数是否和startId相等，如果相等就立刻停止服务，不相等则不停止服务，这个策略可以从AMS的stopServiceToken方法的实现中找到依据。ServiceHandler的实现如下所示。

private final class ServiceHandler extends Handler{public ServiceHandler(Looper looper) {super(looper);}@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {onHandleIntent((Intent)msg.abj);super.handleMessage(msg);}}

IntentService 的 onHandleIntent 方法是一个抽象方法，他需要我们在子类中实现，它的作用是从Intent参数中区分具体的任务并执行这些任务，如果目前只存在一个后台任务，那么onHandlerIntent 方法执行完这个任务后，stopSelf(int startId) 就会直接停止服务；如果目前存在多个后台任务，那么当onHandleIntent方法执行完最后一个任务时，stopSelf(int startId) 才会直接停止服务。另外，由于每执行一个后台任务就必须启动一次IntentService,而IntentService内部则通过消息的方式向HandlerThread请求执行任务，Handler中的Looper是顺序处理消息的，这意味着IntentService也是顺序执行后台任务的，当有多个后台任务同时存在时，这些后台任务会按照发起的顺序排队执行。

下面通过一个示例来进一步说明IntentService的工作方式，首先派生一个IntentService的子类，比如LocalIntentService,它的实现如下所示。

public class LocalIntentService extends IntentService {    private static final String TAG = "LocalIntentService";    public LocalIntentService() {        super(TAG);    }    @Override    protected void onHandleIntent(Intent intent) {        String action = intent.getStringExtra("task_action");        Log.d(TAG, "receive task :" +  action);        SystemClock.sleep(3000);        if ("com.ryg.action.TASK1".equals(action)) {            Log.d(TAG, "handle task: " + action);        }    }    @Override    public void onDestroy() {        Log.d(TAG, "service destroyed.");        super.onDestroy();    }

这里对LocalIntentService的实现做一下简单的说明。在onHandleIntent方法中会从参数中解析出后台任务的标识，即task-action字段所代表的内容，然后根据不同的任务标识来执行具体的后台任务，这里为了简单起见，直接通过SyetemClock.sleeo(3000)来休眠3000毫秒从而模拟一种耗时的后台任务，另外为了验证IntentService 的停止时机，这里在onDestory()中打印了一句日志。LocalIntentService实现完成了以后，就可以在外面请求执行后台任务了，在下面的代码中先后发起了3个后台任务的请求：

Intent service = new Intent(this,LocalIntentService.class);service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK1");startService(service);service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK2");startService(service);service.putExtra("task_action", "com.ryg.action.TASK3");startService(service);

运行程序，我们会发现只有执行完TASK1,TASK2,TASK3,才会最后执行onDestory()里面的方法，这也意味着服务正在停止。