Android——「异步任务与多线程」

前言

实践是最好的学习方式，技术也如此。

一、同步和异步的概念

1、同步和异步任务

同步任务
- 在执行程序时，如果一直没有收到执行结果，就一直等待，不继续往下执行，直到收到执行结果，才接着往下执行；
异步任务
- 在执行程序时，如果遇到需要等待的任务，就另外开辟一个子线程去执行它，自己继续往下执行其他程序。子线程有结果时，会将结果发送给主线程。异步任务的形式不影响程序的主要进程。

2、线程

是什么
- 就是一个执行过程，多线程即多个执行过程；
为什么要有多线程
- 程序中可能有多个任务，如果只有一个线程，那么就只能一个接着一个执行，就类似于同步执行任务，明显执行结果会比较慢，因为只有上一个任务执行完成，才能进行下一个。因此，需要多个线程来分别执行这些任务，即对应了上面的异步任务。

二、Android 多线程与 Handler 机制

1、分类

==主线程==
- 对于 Android App 程序。App 一启动，本身就是一个线程，这个线程被称为主线程（main Thread）;
- 负责显示界面与用户进行实时交互（例如，用户点击一个按钮、输入文字，都需要程序进行响应处理）;因为界面通常被称为 UI，所以，主线程又被称为 UI 线程。
==子线程==
- 除了主线程，剩下开辟的线程都称为子线程；
类比生活中的例子
- 场景：小明宴请客人
  - 主线程：小明；
  - 响应用户对界面的操作：小明接待客人；
  - 耗时操作：做饭；
  - 开启子线程：请一个保姆来做饭；

2、原则

主线程不能执行网络请求/文件读写等耗时操作，就不能实时响应界面；
子线程不能执行 UI 刷新（不能操作 UI 元素，操作任何一个控件）；
总结
- 当遇到比较耗时的任务时，主线程可以开启一个子线程去执行，主线程接着执行主界面的响应任务，不影响用户的交互感受；类比，小明接待客人，请一个保姆去做饭，自己继续接待客人，不影响客人的感受；
- 子线程不能更新 UI 界面，就像是保姆不能直接接待客人一样，对用户是不可见的；

3、Handler 机制

1）问题（背景）

主线程中开启子线程，子线程执行任务完成将结果传递给主线程；子线程如何将结果（数据）传递给主线程，来实现主线程进行界面的改变？

2）Handler 异步通信系统

Handler 的英文名词解释：处理者；
主要角色：程序员只需要了解 Handler 与 Message 这两个角色即可，剩下两个角色都是安卓系统在底层已经封装好的；
- Handler：类的名字；
- Message：消息
  - 子线程执行任务完成将结果传递给主线程，传递的就是这个 Message 实体的对象；
- MessageQueue：消息队列
- Looper
  - 承担了主线程不时地查看邮箱中是否有消息的角色；
  - 从消息队列中拿消息，只要消息队列中有消息，就会一直不停的拿；

3）消息传递流程

主线程在建立的时候就建立了上图所示的一套 Handler 系统，建立的过程是在底层进行的；
子线程要传递给主线程消息，需要通过 Handler；
- 子线程会先拿到主线程的 Handler；
- Handler 通过sendMessage() 方法发送消息，消息发送至消息队列中（而不是直接发送给主线程）；
  - 为什么不直接将消息发送给主线程？（时机的问题）
- Looper 从消息队列中拿消息，将拿到的消息回传给 Handler，Handler 收到回传回来的消息之后就会执行 handlerMessage 方法（处理消息的方法）；
总结
- 主线程的 Handler 系统进行消息流转；
- 主线程会从系统中的消息队列中拿到消息交给自己，然后调用 HandleMessage 方法，就可以收到子线程传给主线程的消息了；

三、代码举例

代码背景描述：选择选项框中对应城市的 item 实现查找对应城市的天气数据；

java 复制代码

// 初始化
private void initView() {
    mSpinner = findViewById(R.id.sp_city);
    /**
     * 设置Adapter
     * 获取数据
     * 将自定义布局、数据与Adapter进行关联
     * 设置Spinner的Adapter
     */
    mCities = getResources().getStringArray(R.array.cities);
    mSpAdapter = new ArrayAdapter<>(this, R.layout.sp_item_layout, mCities);
    mSpinner.setAdapter(mSpAdapter);

    mSpinner.setOnItemSelectedListener(new AdapterView.OnItemSelectedListener() {
        // 当Spinner中选中某一项时被调用
        @Override
        public void onItemSelected(AdapterView<?> adapterView, View view, int i, long l) {
            // 选中城市后，会拿到选中城市名字，根据拿到的城市名字来查询对应城市的天气
            String selectCity = mCities[i];
            
            getWeatherCity(selectCity);  // 开启子线程
            
        }

        // 当Spinner没有选中任何项时被调用
        @Override
        public void onNothingSelected(AdapterView<?> adapterView) {

        }
    });

    tvWeather = findViewById(R.id.tv_weather);
    tvAir = findViewById(R.id.air);
    tvTem = findViewById(R.id.tv_tem);
    tvTemLowHigh = findViewById(R.id.tv_tem_low_high);
    tvWin = findViewById(R.id.tv_win);
    ivWeather = findViewById(R.id.iv_weather);
    rlvFutyreWeather = findViewById(R.id.rlv_future_weather);
}

java 复制代码

// 请求网络（开启一个子线程）
private void getWeatherCity(String selectCity) {
    // 开启子线程，请求网络
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // 请求网络，拿到天气数据
            String weatherOfCity = NetUtil.getWeatherCity(selectCity);
            // 使用Handler将数据传递给主线程
            Message message = Message.obtain();  // 效率高，从消息池里拿消息，利于对象的重用
            message.what = 0;  // 标识哪个消息
            message.obj = weatherOfCity;  // 将数据放到消息中
            mHandler.sendMessage(message);  // 将消息发出去
        }
    }).start();
}

java 复制代码

// 主线程处理子线程发送来的消息
private Handler mHandler = new Handler(Looper.myLooper()) {
    // 重写里面的方法 ctrl+o
    // 重写handleMessage方法
    @Override
    public void handleMessage(@NonNull Message msg) {  // 接收handler发出的消息
        super.handleMessage(msg);
        if (msg.what == 0) {
            // 在主线程中拿到消息
            String weather = (String) msg.obj;
            Log.d("fan", "---主线程收到了天气数据---" + weather);

            // 解析JSON
            Gson gson = new Gson();
            // 将JSON格式复杂的字符串解析成Java对象
            WeatherBean weatherBean = gson.fromJson(weather, WeatherBean.class);
            Log.d("fan", "---解析后的数据---" + weatherBean.toString());

            updateUiOfWeather(weatherBean);
        }
    }
};

明确：主线程和子线程执行代码的顺序和代码的所属范围；
- 子线程拿到主线程的 Handler，因为 Handler 本身属于是主线程的，所以处理消息（handlerMessage）也是在主线程中（属于主线程范围）

红色箭头为主线程执行的代码，黄色框里的为子线程执行的代码范围，两者互不干涉，只执行自己范围内的代码，不能执行范围外的代码；