Android中UI线程与非UI线程，以及UI线程与后台线程之间的交互
1 Android中UI线程与非UI线程
UI线程及Android的单线程模型原则
当应用启动，系统会创建一个主线程（main thread）。
这个主线程负责向UI组件分发事件（包括绘制事件），也是在这个主线程里，你的应用和Android的UI组件（components from the Android UI toolkit (components from the android.widget and android.view packages)）发生交互。
所以main thread也叫UI thread也即UI线程。
系统不会为每个组件单独创建线程，在同一个进程里的UI组件都会在UI线程里实例化，系统对每一个组件的调用都从UI线程分发出去。
结果就是，响应系统回调的方法（比如响应用户动作的onKeyDown()和各种生命周期回调）永远都是在UI线程里运行。
当App做一些比较重（intensive）的工作的时候，除非你合理地实现，否则单线程模型的performance会很poor。
特别的是，如果所有的工作都在UI线程，做一些比较耗时的工作比如访问网络或者数据库查询，都会阻塞UI线程，导致事件停止分发（包括绘制事件）。对于用户来说，应用看起来像是卡住了，更坏的情况是，如果UI线程blocked的时间太长（大约超过5秒），用户就会看到ANR（application not responding）的对话框。
另外，Andoid UI toolkit并不是线程安全的，所以你不能从非UI线程来操纵UI组件。你必须把所有的UI操作放在UI线程里，所以Android的单线程模型有两条原则：
1.不要阻塞UI线程。
2.不要在UI线程之外访问Android UI toolkit（主要是这两个包中的组件：android.widget and android.view）。
使用Worker线程
根据单线程模型的两条原则，首先，要保证应用的响应性，不能阻塞UI线程，所以当你的操作不是即时的那种（not instantaneous），你应该把他们放进单另的线程中（叫做background或者叫worker线程）。
比如点击按钮后，下载一个图片然后在ImageView中展示：
public void onClick(View v) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
Bitmap b = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");
mImageView.setImageBitmap(b);
}
}).start();
}
这段代码用新的线程来处理网络操作，但是它违反了第二条原则：
Do not access the Android UI toolkit from outside the UI thread.
从非UI线程访问UI组件会导致未定义和不能预料的行为。
为了解决这个问题，Android提供了一些方法，从其他线程访问UI线程：
比如，上面这段代码可以这么改：
public void onClick(View v) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
final Bitmap bitmap = loadImageFromNetwork("http://example.com/image.png");
mImageView.post(new Runnable() {
public void run() {
mImageView.setImageBitmap(bitmap);
}
});
}
}).start();
}
这么改之后就是线程安全的了。
但是，当操作变得复杂的时候，这种代码会变得非常复杂，为了处理非UI线程和UI线程之间更加复杂的交互，可以考虑在worker线程中使用一个Handler，来处理UI线程中传来的消息。
也可以继承这个类AsyncTask 。
Communicating with the UI Thread
只有在UI线程中的对象才能操作UI线程中的对象，为了将非UI线程中的数据传送到UI线程，可以使用一个 Handler运行在UI线程中。
Handler是Android framework中管理线程的部分，一个Handler对象负责接收消息然后处理消息。
你可以为一个新的线程创建一个Handler，也可以创建一个Handler然后将它和已有线程连接。
如果你将一个Handler和你的UI线程连接，处理消息的代码就将会在UI线程中执行。
可以在你创建线程池的类的构造方法中实例化Handler的对象，然后用全局变量存储这个对象。
要和UI线程连接，实例化Handler的时候应该使用Handler(Looper) 这个构造方法。
这个构造方法使用了一个 Looper 对象，这是Android系统中线程管理的framework的另一个部分。
当你用一个特定的 Looper实例来创建一个 Handler时，这个 Handler就运行在这个 Looper的线程中。
在Handler中，要覆写handleMessage() 方法。Android系统会在Handler管理的相应线程收到新消息时调用这个方法。
一个特定线程的所有Handler对象都会收到同样的方法。（这是一个“一对多”的关系）。
2 Android中UI线程与后台线程交互设计的5种方法
在android的设计思想中，为了确保用户顺滑的操作体验。一些耗时的任务不能够在UI线程中运行，像访问网络就属于这类任务。因此我们必须要重新开启一个后台线程运行这些任务。然而，往往这些任务最终又会直接或者间接的需要访问和控制UI控件。例如访问网络获取数据，然后需要将这些数据处理显示出来。就出现了上面所说的情况。原本这是在正常不过的现象了，但是android规定除了UI线程外，其他线程都不可以对那些UI控件访问和操控。为了解决这个问题，于是就引出了我们今天的话题。Android中后台线程如何与UI线程交互。
据我所知android提供了以下几种方法，用于实现后台线程与UI线程的交互。
1、handler
2、Activity.runOnUIThread(Runnable)
3、View.Post(Runnable)
4、View.PostDelayed(Runnabe,long)
5、AsyncTask
方法一：handler
handler是android中专门用来在线程之间传递信息类的工具。
要讲明handler的用法非常简单，但是我在这里会少许深入的讲一下handler的运行机制。
为了能够让handler在线程间传递消息，我们还需要用到几个类。他们是looper，messageQueue，message。
这里说的looper可不是前段时间的好莱坞大片环形使者，他的主要功能是为特定单一线程运行一个消息环。一个线程对应一个looper。同样一个looper对应一个线程。这就是所谓的特定单一。一般情况下，在一个线程创建时他本身是不会生产他特定单一的looper的（主线程是个特例）。因此我们需要手动的把一个looper与线程相关联。其方法只需在需要关联的looper的线程中调用Looper.prepare。之后我们再调用Looper.loop启动looper。
说了这么多looper的事情，到底这个looper有什么用哪。其实之前我们已经说到了，他是为线程运行一个消息环。具体的说，在我们将特定单一looper与线程关联的时候，looper会同时生产一个messageQueue。他是一个消息队列，looper会不停的从messageQuee中取出消息，也就是message。然后线程就会根据message中的内容进行相应的操作。
那么messageQueue中的message是从哪里来的哪？那就要提到handler了。在我们创建handler的时候，我们需要与特定的looper绑定。这样通过handler我们就可以把message传递给特定的looper，继而传递给特定的线程。在这里，looper和handler并非一一对应的。一个looper可以对应多个handler，而一个handler只能对应一个looper（突然想起了一夫多妻制，呵呵）。这里补充一下，handler和looper的绑定，是在构建handler的时候实现的，具体查询handler的构造函数。
在我们创建handler并与相应looper绑定之后，我们就可以传递message了。我们只需要调用handler的sendMessage函数，将message作为参数传递给相应线程。之后这个message就会被塞进looper的messageQueue。然后再被looper取出来交给线程处理。
这里要补充说一下message，虽然我们可以自己创建一个新的message，但是更加推荐的是调用handler的obtainMessage方法来获取一个message。这个方法的作用是从系统的消息池中取出一个message，这样就可以避免message创建和销毁带来的资源浪费了（这也就是算得上重复利用的绿色之举了吧）。
突然发现有一点很重要的地方没有讲到，那就是线程从looper收到message之后他是如何做出响应的嘞。其实原来线程所需要做出何种响应需要我们在我们自定义的handler类中的handleMessage重构方法中编写。之后才是之前说的创建handler并绑定looper。
好吧说的可能哟点乱，总结一下利用handler传递信息的方法。
假设A线程要传递信息给B线程，我们需要做的就是
1、在B线程中调用Looper.prepare和Looper.loop。（主线程不需要）
2、 编写Handler类，重写其中的handleMessage方法。
3、创建Handler类的实例，并绑定looper
4、调用handler的sentMessage方法发送消息。
到这里，我们想handler的运行机制我应该是阐述的差不多了吧，最后再附上一段代码，供大家参考。
1 public class MyHandlerActivity extends Activity {
2 TextView textView;
3 MyHandler myHandler;
4
5 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
6 super.onCreate(savedInstanceState);
7 setContentView(R.layout.handlertest);
8
9 //实现创建handler并与looper绑定。这里没有涉及looper与
//线程的关联是因为主线程在创建之初就已有looper
10 myHandler=MyHandler(MyHandlerActivitythis.getMainLooper());
11 textView = (textView) findViewById(R.id.textView);
12
13 MyThread m = new MyThread();
14 new Thread(m).start();
15 }
16
17
18 class MyHandler extends Handler {
19 public MyHandler() {
20 }
21
22 public MyHandler(Looper L) {
23 super(L);
24 }
25
26 // 必须重写这个方法，用于处理message
27 @Override
28 public void handleMessage(Message msg) {
29 // 这里用于更新UI
30 Bundle b = msg.getData();
31 String color = b.getString("color");
32 MyHandlerActivity.this.textView.setText(color);
33 }
34 }
35
36 class MyThread implements Runnable {
37 public void run() {
38 //从消息池中取出一个message
39 Message msg = myHandler.obtainMessage();
40 //Bundle是message中的数据
41 Bundle b = new Bundle();
42 b.putString("color", "我的");
43 msg.setData(b);
44 //传递数据
45 myHandler.sendMessage(msg); // 向Handler发送消息,更新UI
46 }
47 }
方法二：Activity.runOnUIThread(Runnable)
这个方法相当简单，我们要做的只是以下几步
1、编写后台线程，这回你可以直接调用UI控件
2、创建后台线程的实例
3、调用UI线程对应的Activity的runOnUIThread方法，将后台线程实例作为参数传入其中。
注意：无需调用后台线程的start方法
方法三：View.Post(Runnable)
该方法和方法二基本相同，只是在后台线程中能操控的UI控件被限制了，只能是指定的UI控件View。方法如下
1、编写后台线程，这回你可以直接调用UI控件，但是该UI控件只能是View
2、创建后台线程的实例
3、调用UI控件View的post方法，将后台线程实例作为参数传入其中。
方法四：View.PostDelayed(Runnabe,long)
该方法是方法三的补充，long参数用于制定多少时间后运行后台进程
方法五：AsyncTask
AsyncTask是一个专门用来处理后台进程与UI线程的工具。通过AsyncTask，我们可以非常方便的进行后台线程和UI线程之间的交流。
那么AsyncTask是如何工作的哪。
AsyncTask拥有3个重要参数
1、Params
2、Progress
3、Result
Params是后台线程所需的参数。在后台线程进行作业的时候，他需要外界为其提供必要的参数，就好像是一个用于下载图片的后台进程，他需要的参数就是图片的下载地址。
Progress是后台线程处理作业的进度。依旧上面的例子说，就是下载图片这个任务完成了多少，是20%还是60%。这个数字是由Progress提供。
Result是后台线程运行的结果，也就是需要提交给UI线程的信息。按照上面的例子来说，就是下载完成的图片。
AsyncTask还拥有4个重要的回调方法。
1、onPreExecute
2、doInBackground
3、onProgressUpdate
4、onPostExecute
onPreExecute运行在UI线程，主要目的是为后台线程的运行做准备。当他运行完成后，他会调用doInBackground方法。
doInBackground运行在后台线程，他用来负责运行任务。他拥有参数Params，并且返回Result。在后台线程的运行当中，为了能够更新作业完成的进度，需要在doInbackground方法中调用PublishProgress方法。该方法拥有参数Progress。通过该方法可以更新Progress的数据。然后当调用完PublishProgress方法，他会调用onProgressUpdate方法用于更新进度。
onProgressUpdate运行在UI线程，主要目的是用来更新UI线程中显示进度的UI控件。他拥有Progress参数。在doInBackground中调用PublishProgress之后，就会自动调onProgressUpdate方法
onPostExecute运行在UI线程，当doInBackground方法运行完后，他会调用onPostExecute方法，并传入Result。在onPostExecute方法中，就可以将Result更新到UI控件上。
明白了上面的3个参数和4个方法，你要做的就是
1、编写一个继承AsyncTask的类，并声明3个参数的类型，编写4个回调方法的内容。
2、然后在UI线程中创建该类（必须在UI线程中创建）。
3、最后调用AsyncTask的execute方法，传入Parmas参数（同样必须在UI线程中调用）。
这样就大功告成了。
另外值得注意的2点就是，千万不要直接调用那四个回调方法。还有就是一个AsyncTask实例只能执行一次，否则就出错哦。
以上是AsyncTask的基本用法，更加详细的内容请参考android官方文档。最后附上一段代码，供大家参考。
1 private class DownloadFilesTask extends AsyncTask<URL, Integer, Long>
2 //在这里声明了Params、Progress、Result参数的类型
3 {
4 //因为这里不需要使用onPreExecute回调方法，所以就没有加入该方法
5
6 //后台线程的目的是更具URL下载数据
7 protected Long doInBackground(URL... urls) {
8 int count = urls.length;//urls是数组，不止一个下载链接
9 long totalSize = 0;//下载的数据
10 for (int i = 0; i < count; i++) {
11 //Download是用于下载的一个类，和AsyncTask无关，大家可以忽略他的实现
12 totalSize += Downloader.downloadFile(urls[i]);
13 publishProgress((int) ((i / (float) count) * 100));//更新下载的进度
14 // Escape early if cancel() is called
15 if (isCancelled()) break;
16 }
17 return totalSize;
18 }
19
20 //更新下载进度
21 protected void onProgressUpdate(Integer... progress) {
22 setProgressPercent(progress[0]);
23 }
24
25 //将下载的数据更新到UI线程
26 protected void onPostExecute(Long result) {
27 showDialog("Downloaded " + result + " bytes");
28 }
29 }
30
有了上面的这个类，接下你要做的就是在UI线程中创建实例，并调用execute方法，传入URl参数就可以了。
这上面的5种方法各有优点。但是究其根本，其实后面四种方法都是基于handler方法的包装。在一般的情形下后面四种似乎更值得推荐。但是当情形比较复杂，还是推荐使用handler。
3 书上关于Handler的使用说明
Handler类的主要作用有两个：
1 在新启动的线程中发送消息
2 在主线程中获取、处理消息。
为了让主线程(UI线程)能适时处理新线程所发送的消息，显然只能通过回调的方式来实现-----开发者只要重写Handler类中处理消息的方法，当新启动的线程发送消息时，消息会发送到与之关联的MessageQueue，而Handler会不断地从MessageQueue中获取并处理消息-----这将导致Handler类中处理消息的方法被回调。
3 消息 Android.os.Message
android.os.Message是定义一个Message包含必要的描述和属性数据，并且此对象可以被发送给android.os.Handler处理。
属性字段：arg1 arg2 what obj replyTo等
其中 arg1 arg2是用来存放整形数据的，what是用来存放消息标识的，obj是Object类型的任意对象，replyTo是消息管理器，会关联到一个handler，handler就是处理器中的消息，通常对Mssage对象不是直接new出来的，只要调用handler中obtainMessage方法来直接获得Message对象
浙公网安备 33010602011771号