iOS子线程中更新了UI warning提示子线程中能否进行ui更新

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IT剑客之家 2023-11-27 17:02:38

文章标签 子线程使用消息机制更新UI Looper.loop方法 AsyncTask UI ide 文章分类 iOS 移动开发

文章目录

2. 子线程中更新UI

2.1 异步消息处理机制

2.1.1 经典问题1：ActivityThread的main方法
2.1.2 经典问题2：Looper.loop();方法为什么不会导致循环卡死？

2.2 AsyncTask
2.3 Activity类中提供了runOnUiThread(Runnable action)方法
2.4 Handler方式
2.5 View的post方法

2. 子线程中更新UI

使用子线程之后，随之而来的是对UI更新的问题。在Android是不允许在子线程中进行UI更新的。但是有些时候，我们必须在子线程执行一些耗时任务，然后根据任务的执行结果来更新相应的UI控件。对于这种情况，Android提供了一套异步消息处理机制。所以我们必须了解如何进行异步消息通信。

2.1 异步消息处理机制

异步消息处理主要由四个部分组成：Message、Hanlder、MessageQueue和Looper。
所涉及到的全部元素：Thread、Handler、Looper、MessageQueue、ThreadLocal、ThreadLocalMap。

Thread：消息机制的作用域；
Handler：负责开启和结束消息机制，主要用于发送和处理消息；
Looper：负责管理消息队列，接受Handler传送过来的消息并将队列中的消息传递给Handler；
Message：为线程之间传递的消息。
MessageQueue：消息队列，相当于消息管道，内部使用一个Message链表实现消息的存和取。
ThreadLocal：为线程提供数据存储功能，所存储的数据只属于该线程；
ThreadLocalMap：为线程提供数据存储功能的具体集合；

在Handler源码阅读笔记（一）和Handler.sendMessage（）与 Handler.post（） & 子线程更新UI中已经粗浅的介绍了这四个部分。这里就不再继续复述。

工作过程如下：

iOS子线程中更新了UI warning提示子线程中能否进行ui更新_Looper.loop方法

Handle 通过 sendMessage() 等方法发送一个消息，调用 MessageQueue 的 enqueueMessage 方法将消息添加到消息队列中；
Looper 的 loop方法发现新消息后，从队列中取出消息，最后将其转发到 Handle 中，最终在 handleMessage 进行处理。
Looper 是运行在创建handler 的线程中，这样将Handler 中的业务逻辑切换到穿件 Handler 的线程中去了。

2.1.1 经典问题1：ActivityThread的main方法

我们知道，app运行时通过Zygote fork来创建一个进程，用于承载App上运行的各种组件。大多数情况一个App就运行在一个进程中，除非在AndroidManifest.xml中配置Android:process属性来指定Activity等的运行进程。

我们知道Android程序的入口在ActivityThread类中的main方法中，那么不妨粗略的看下这个方法：

public static void main(String[] args) {
    Looper.prepareMainLooper();

    ...
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false, startSeq);

    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }
    ...
    
    Looper.loop();
    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

对于prepareMainLooper方法：

// Looper.java
public static void prepareMainLooper() {
    prepare(false);  // quitAllowed = false
    synchronized (Looper.class) {
        if (sMainLooper != null) {
            throw new IllegalStateException("The main Looper has already been prepared.");
        }
        sMainLooper = myLooper();
    }
}

static final ThreadLocal<Looper> sThreadLocal = new ThreadLocal<Looper>();
private static void prepare(boolean quitAllowed) {
    if (sThreadLocal.get() != null) {
        throw new RuntimeException("Only one Looper may be created per thread");
    }
    sThreadLocal.set(new Looper(quitAllowed));
}

public static @Nullable Looper myLooper() {
    return sThreadLocal.get();
}

// 构造方法
private Looper(boolean quitAllowed) {
    mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
    mThread = Thread.currentThread();
}

在ActivityThread类中创建Looper对象的时候，创建的是一个不允许退出的Looper对象。默认的Looper.prepare()方法默认是允许退出的。

在Looper.prepare()中会调用Looper的构造方法来创建Looper对象示例，在其构造方法中，我们可以看见这里初始化了一个消息队列MessageQueue。

在Looper底层使用ThreadLocal<Looper>来进行存储。不妨看下这个ThreadLocal类的一些方法：

// ThreadLocal.java
public T get() {
    Thread t = Thread.currentThread();
    ThreadLocalMap map = getMap(t);
    if (map != null) {
        ThreadLocalMap.Entry e = map.getEntry(this);
        if (e != null) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T result = (T) e.value;
            return result;
        }
    }
    return setInitialValue();
}

ThreadLocalMap getMap(Thread t) {
    return t.threadLocals;
}

ThreadLocalMap是ThreadLocal的一个内部类，类似于HashMap。且继承了WeakReference弱引用。从t.threadLocals可以知道，每个线程类内部都关联了一个ThreadLocalMap对象，在这个Map对象中我们可以通过ThreadLocal对象得到存储的目标对象，也即是Looper对象。

同时对于main方法中的sMainThreadHandler = thread.getHandler();方法，这里的Hanlder是在定义的时候直接初始化的：

// ActivityThread.java
final H mH = new H();
class H extends Handler
final Handler getHandler() {
    return mH;
}

故而也就是在程序载入的时候，就直接初始化了Hanlder示例。也就是说到目前为止，在主线程中就已经穿个件好了Looper实例，而Looper在初始化的时候会初始化对应的MessageQueue、ThreadLocal、ThreadLocalMap对象，并且每个线程存在ThreadLocalMap对象，故而直接通过当前线程对象，得到ThreadLocalMap对象，然后从该对象中获取到初始化设置的Looper对象。

也就是在main方法中，就初始化了消息机制中的各个对象。

并且在最后使用Looper.loop();方法来开启了一个死循环，以保证app不会退出。

2.1.2 经典问题2：Looper.loop();方法为什么不会导致循环卡死？

在该方法中，我们可以看到：

public static void loop() {
	...
	for (;;) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg == null) {
             return;
        }
		...
	}
}

在这个死循环中使用了MessageQueue的next()方法，并且当消息队列中没有消息的时候，该方法可能会阻塞。而next()方法的实现如下：

Message next() {
	...
    for (;;) {
        nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
    	...
    }
}

保证其不会卡死的关键就在于nativePollOnce方法，这个方法在Java中是一个native方法：

private native void nativePollOnce(long ptr, int timeoutMillis);

因为使用了Linux下的pipe和epoll机制。nativePollOnce()方法，这便是一个native方法，再通过JNI调用进入Native层，在Native层的代码中便采用了管道机制。管道的一端的读，另一端写，标准的生产者消费者模式。

Handler机制中管道作用就是当一个线程A准备好Message，并放入消息池，这时需要通知另一个线程B去处理这个消息。线程A向管道的写端写入数据，管道有数据便会唤醒线程B去处理消息。管道主要工作是用于通知另一个线程的，这便是最核心的作用。

简单说就是在主线程的MessageQueue没有消息时，便阻塞在loop的queue.next()中的nativePollOnce()方法里，此时主线程会释放CPU资源进入休眠状态，直到下个消息到达或者有事务发生，通过往pipe管道写端写入数据来唤醒主线程工作。这里采用的epoll机制，是一种IO多路复用机制，可以同时监控多个描述符，当某个描述符就绪(读或写就绪)，则立刻通知相应程序进行读或写操作，本质同步I/O，即读写是阻塞的。所以说，主线程大多数时候都是处于休眠状态，并不会消耗大量CPU资源。

上段归纳内容来源：Android中为什么主线程不会因为Looper.loop()里的死循环卡死？

2.2 AsyncTask

通过上面的部分，我们知道了异步消息处理机制的一些常识。在Android中还提供了一种非常简单的方式来从子线程切换到主线程。用来作为替代Thread + Handler的辅助类。AsyncTask可以很轻松地执行异步任务并更新ui，但由于context泄露，回调遗漏，configuration变化导致崩溃等原因，在api 30（Android 11)中AsyncTask被正式废弃。而建议使用：

java.util.concurrent包下的相关类；
协程；

当然，AsyncTask背后的实现原理也是基于异步消息机制，且底层使用线程池来实现线程的复用，帮我们做了一些封装。AsyncTask类是一个抽象类，我们如果需要使用就需要实现其子类。

在继承这个类的时候，需要指定三个泛型参数，比如：

class MyAsyncTask extends AsyncTask<Params, Progress, Result>

iOS子线程中更新了UI warning提示子线程中能否进行ui更新_ide_02

泛型Params表示执行时候需要传入的参数，比如Http请求的Uri。如果不需要可指定为Void。
泛型Progress表示后台执行的百分比；
泛型Result表示后台执行任务最终返回的结果，比如String等。

比如：

class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, String>

一共提供了下面几个方法：

iOS子线程中更新了UI warning提示子线程中能否进行ui更新_子线程使用消息机制更新UI_03

因为context泄露、配置发生改变的崩溃等原因，注意到这里已经不推荐使用了。

public class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, String> {

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        // 任务执行前，在UI线程中执行
        super.onPreExecute();
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(String s) {
        // 任务执行完毕，在UI线程中执行
        super.onPostExecute(s);
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        // 该方法中可以对UI进行更新，在UI线程中执行
        super.onProgressUpdate(values);
    }

    @Override
    protected String doInBackground(Void... voids) {
        // 在子线程中运行，可以做耗时操作。不可进行UI操作，
        // 如果需要更新UI操作，可以调用 publishProgress(); 方法
        // 会去调用onProgressUpdate方法。
        return null;
    }
}

需要注意到一点，那么就是只有doInBackground方法才是在子线程中调用，可以在这个方法中做耗时操作，其他方法不可，且不要在doInBackground方法进行UI更新。

比如：

public class MyAsyncTask extends AsyncTask<Void, Integer, String> {
    private ProgressBar mBar;
    public MyAsyncTask(ProgressBar bar){
        this.mBar = bar;
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
        // 该方法中可以对UI进行更新
        mBar.setProgress(values[0]);
    }

    @Override
    protected String doInBackground(Void... voids) {
        // 所有代码在子线程中运行，不可进行UI操作；
        // 如果需要更新UI操作，可以调用 publishProgress(); 方法。它会去调用onProgressUpdate方法。
        int count = 0;
        while(count < 100){
            count+=5;
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            publishProgress(count);
        }
        return null;
    }
}

Activity：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private ProgressBar bar;
    private Button button;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        bar = findViewById(R.id.id_bar);
        button = findViewById(R.id.button);

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                MyAsyncTask task = new MyAsyncTask(bar);
                task.execute();
            }
        });
    }
}

iOS子线程中更新了UI warning提示子线程中能否进行ui更新_Looper.loop方法_04

2.3 Activity类中提供了runOnUiThread(Runnable action)方法

比如上面的案例可以改写为：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private ProgressBar bar;
    private Button button;
    private int count = 0;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        bar = findViewById(R.id.id_bar);
        button = findViewById(R.id.button);

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        while(count < 100){
                            count+=5;
                            try {
                                Thread.sleep(500);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                            runOnUiThread(()->{bar.setProgress(count);});
                        }
                    }
                }).start();
            }
        });
    }
}

我们追踪下这个方法：

// Activity.java
public final void runOnUiThread(Runnable action) {
    if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
        mHandler.post(action);
    } else {
        action.run();
    }
}

底部调用的handler的post方法，也就是说我们可以使用handler的post方法来进行完成任务。

2.4 Handler方式

① sendMessage

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private ProgressBar bar;
    private Button button;
    private int count = 0;
    private Handler mhandler;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        bar = findViewById(R.id.id_bar);
        button = findViewById(R.id.button);
        mhandler = new Handler(){
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                bar.setProgress(msg.arg1);
            }
        };

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        while(count < 100){
                            count+=5;
                            try {
                                Thread.sleep(500);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                            Message msg = new Message();
                            msg.arg1 = count;
                            mhandler.sendMessage(msg);
                        }
                    }
                }).start();
            }
        });
    }
}

② handler.post

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private ProgressBar bar;
    private Button button;
    private int count = 0;
    private Handler mhandler;
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        bar = findViewById(R.id.id_bar);
        button = findViewById(R.id.button);
        mhandler = new Handler(){
            @Override
            public void handleMessage(@NonNull Message msg) {
                bar.setProgress(msg.arg1);
            }
        };

        button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        while(count < 100){
                            count+=5;
                            try {
                                Thread.sleep(500);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                            mhandler.post(()->{bar.setProgress(count);});
                        }
                        Looper.loop();
                    }
                }).start();
            }
        });
    }
}

2.5 View的post方法

直接替换mhandler.post(()->{bar.setProgress(count);});代码为：

bar.post(()->{bar.setProgress(count);});

即可达到一样的效果。

解读：

// Activity.java
public final void runOnUiThread(Runnable action) {
    if (Thread.currentThread() != mUiThread) {
        mHandler.post(action);
    } else {
        action.run();
    }
}

// View.java
public boolean post(Runnable action) {
   final AttachInfo attachInfo = mAttachInfo;
   if (attachInfo != null) {
       return attachInfo.mHandler.post(action);
   }
   getRunQueue().post(action);
   return true;
}

// Handler.java
public final boolean post(@NonNull Runnable r) {
   return  sendMessageDelayed(getPostMessage(r), 0);  // enqueueMessage(queue, msg, uptimeMillis);
}

不难发现这几个方法的底层最后都是使用到了Handler的消息机制。

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