Android系统编程入门系列之服务Service齐头并进多线程任务

在上篇文章中初步了解了Android系统的四大组件之一的服务Service，在服务内可以执行无用户交互的耗时操作任务，但是包括之前关于界面系列文章在内，生命周期方法都是在主线程内被系统回调的。如果直接在生命周期方法中执行耗时操作，同样可能会在主线程5s内无响应而触发系统对应用程序的ANR异常。为了解决这个问题，就需要使用多线程开发来执行耗时任务，在任务执行结束后将结果返回到主线程中响应。

什么是线程呢？每个应用程序在初始化时，默认运行在以其包名命名的进程中，同一进程中的内存是可以共享使用的。而每个进程在创建时，都会随之创建一个java.lang.Thread实例的线程，用以执行Android系统对当前应用程序的生命周期方法回调，也就是通常意义上的UI界面绘制等任务，这也就是所谓的主线程。而每个进程在主线程中，可以继续创建多个线程，理论上只要硬件内存支持，线程是可以无限创建的。这些新创建的线程，被称为子线程。子线程中可以执行耗时任务，以此使得主线程中的界面任务保持与用户的及时响应。
值得注意的是，子线程中是不允许执行更新界面相关操作，必须切换回主线程绘制界面。

任务创建

新任务类需要实现java.lang.Runnable接口，在实现的run()方法中处理需要操作的任务。

任务执行

在开发中启动新任务的方式主要有三种，其一是直接创建最基础的线程类，单独管理并执行耗时任务；其二是创建一个由一堆线程组成的线程池，将耗时任务放进去执行，剩下的由线程池管理；其三则是使用成熟的并发库，根据不同的并发库创建及启动任务的方式也将不仅限于Runnable类型的实例。另外在Android R即API30以前，还可以使用android.os.AsyncTask创建异步任务，但是该方式在API30之后已废弃，故不推荐使用。下面将简单介绍以上三种主流方式。

单独线程

通常使用Thread(Runnable target)构造方法创建子线程，参数 target 作为要执行的任务对象。
之后在需要执行任务的位置调用子线程对象的start()方法启动运行该线程即可。
由于创建的线程是依托于某个界面Activity或服务Service的一个组件，所以当该组件的生命周期方法销毁后，其中创建的子线程也就销毁了。所以子线程必须要在被销毁之前调用interrupt()方法中断运行并释放其占用的资源，以防止发生内存泄漏等问题。

线程池

通过线程池管理类java.util.concurrent.Executors的newCachedThreadPool()等系列静态方法，可以直接创建java.util.concurrent.Executor接口定义的线程池类实例化对象。
之后在需要执行任务的位置调用线程池对象的execute(Runnable command)方法即可执行一次任务。
线程池类的优点在于当该组件的生命周期方法销毁后，该线程池及其中的线程都会被强制销毁，不需要手动管理。

并发库

关于Android系统的多线程开发，目前已有多个成熟的并发库可以直接使用，包括基于Java的RxJava、基于Kotlin的协程等，然而他们的底层原理都是与上述类似的。至于如何使用现有的多线程开发库，将在后续文章中详细介绍。

任务间通信（多线程通信）

由于不同任务是运行在不同线程中的，所以任务间通信实际上也是线程间的通信。这主要通过android.os.Handler类来实现的。说到通信的话就是一方发送内容和另一方接收内容的过程，Android系统将要通信的内容封装为android.os.Message类，其中有 int arg1和int arg2两个属性储存简单的数值内容、Object obj属性存储任意类型的对象、int what属性可以标记区分不同的Message类型。

通信接收线程

在需要处理通信内容的线程中，创建Handler实例化对象。
可以使用Handler(Looper looper)构造方法或者createAsync(Looper looper)静态方法，创建处理任意内容的实例化对象。其中的参数 looper 标记当前Handler对象中的处理操作是在哪个线程，如果是主线程可以使用Looper.getMainLooper()静态方法获取android.os.Looper对象，如果是子线程，可以在子线程的run()方法中使用Looper.myLooper()静态方法获取当前线程的Looper对象。

或者使用Handler(Looper looper, Handler.Callback callback)构造方法或者createAsync(Looper looper, Handler.Callback callback)静态方法，创建需要接收Message消息处理的实例化对象。参数 looper 同样是标记当前Handler对象中的处理操作是在哪个线程。参数 callback 是android.os.Handler.Callback接口实现的实例化对象，其中实现的handleMessage(Message msg)方法可以接收并处理通信的结果。这里的参数 msg 就是收到的Message消息内容。

如果是通过Looper.myLooper()静态方法获取的Looper对象，也就是在子线程中处理通信结果的话，在创建Handler对象前后还要特别调用两个方法。
在上面初始化Handler对象之前，必须在子线程中先调用Looper.prepare()静态方法以初始化Looper对象，以此保证在调用Looper.myLooper()方法时获取到的对象非空。
以及在初始化Handler对象之后，必须在当前子线程中及时调用Looper.loop()静态方法以准备Message消息队列供当前子线程使用。

通信发送线程

在需要发送通信内容的线程中，需要首先接收到上文创建的Handler实例化对象。

在切换线程处理的位置，调用Handler对象的post(Runnable r)系列方法，参数 r 就是要在Handler对象所在线程中处理的Runnable任务对象。

或者在需要发送消息的位置，调用Handler对象的obtainMessage()系列方法，可以获取到空闲可以使用的Message消息对象，将要发送的消息体内容赋值给Message对象的不同属性。最后再调用Handler对象的sendMessage(Message msg)系列方法，将消息体Message对象发送即可。