Android开发高级进阶——多线程（实现简单下载器）

每个Android应用在被启动时都会创建一个线程，这个线程称为主线程或UI线程，Android应用的所有操作都会运行在这个线程中。但是为了保证UI的流畅性，通常会将耗时操作放到子线程中，例如IO操作、网络请求等。而几乎每个Android应用都会涉及到网络请求等耗时操作，所以多线程对于Android来说变得至关重要。

一.什么是多线程？

线程：是进程中单一的连续控制流程/执行路径。
多线程：多个线程并行执行。

二.为什么要使用多线程？

使用多线程可以提高效率，并且不会使程序出现卡顿现象（比如ANR）。

三.什么时候使用多线程？

Android3.0以及以后的版本中，禁止在主线程执行网络请求，否则会抛出异常，可见在UI线程中执行耗时操作是不推荐的行为。所以，在进行与耗时操作同步进行的操作时（即并行）使用多线程。

四.如何使用多线程？

我们经常说Android中的主线程是线程不安全的，所以只能在主线程中更新UI。那么如何更新主线程且保证线程是安全的呢？

Android中提供了保证线程安全的几种解决方案：

使用Handler实现线程之间的通信。
Activity.runOnUiThread(Runnable)：一般在Activity的Thread中运用。
View.post(Runnable)
View.postDelayed(Runnable, long)

Android中的线程分为主线程（UI线程）和工作线程。

主线程（UI线程）：程序运行时被创建的线程。
工作线程：自己创建的线程。

以上两个线程之间的通信最基本的有两种：

Thread和Runnable

Thread和Runnable的使用需要用到Handler，Handler的用法可以参考之前的文章：Android应用界面开发——Handler（实现倒计时）

这里通过实现一个简单的下载器来学习Thread和Runnable。
这个下载器就一个界面，包含一个输入框，一个进度条，用来显示下载进度，用来输入下载地址，一个按钮，用来开始下载。

界面代码如下：activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:layout_marginLeft="16dp"
    android:layout_marginTop="16dp"
    tools:context="com.trampcr.downloaddemo.MainActivity">

    <EditText
        android:id="@+id/et_url"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_marginTop="20dp"
        android:hint="请输入下载地址" />

    <ProgressBar
        android:id="@+id/pb_down_load"
        style="@style/Widget.AppCompat.ProgressBar.Horizontal"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_below="@id/et_url"
        android:layout_marginTop="30dp"
        android:max="100" />

    <TextView
        android:id="@+id/tv_progress"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_below="@id/pb_down_load"
        android:layout_marginTop="20dp"
        android:text="下载进度"
        android:textColor="#000000" />

    <Button
        android:id="@+id/btn_start_download"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_below="@id/tv_progress"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_marginTop="50dp"
        android:background="@drawable/btn_style"
        android:text="开始下载"
        android:textColor="#000000" />
    
</RelativeLayout>

细心的人可能会注意到这里的按钮用了一个背景@drawable/btn_style，这里是自定义按钮的形状。代码如下：btn_style.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<shape xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:shape="rectangle">
    <corners android:topLeftRadius="10dp"
        android:radius="8dp"
        android:topRightRadius="10dp"
        android:bottomLeftRadius="10dp"
        android:bottomRightRadius="10dp" />
    <stroke android:color="#000000"
        android:width="0.7dp"/>
</shape>

接下来就是下载操作了，代码如下：MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    //public static final String DOWNLOAD_URL = "http://psoft.33lc.com:801/small/rootexplorer_33lc.apk";
    private Button mBtnStartDownload;
    private EditText mEtUrl;
    private String mUrl;
    private ProgressBar mPbDownload;
    private TextView mTvProgress;

    private Handler mHandler = new DownloadHandler(this);

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mEtUrl = (EditText) findViewById(R.id.et_url);
        mBtnStartDownload = (Button) findViewById(R.id.btn_start_download);
        mPbDownload = (ProgressBar) findViewById(R.id.pb_down_load);
        mTvProgress = (TextView) findViewById(R.id.tv_progress);

        mBtnStartDownload.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        mUrl = mEtUrl.getText().toString().trim();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                download(mUrl);
            }
        }).start();
    }

    private void download(String mUrl) {
        try {
            URL url = new URL(mUrl);
            URLConnection urlConnection = url.openConnection();
            int contentLength = urlConnection.getContentLength(); //下载文件大小
            InputStream inputStream= urlConnection.getInputStream();
            String downloadFolderName = Environment.getExternalStorageDirectory() + File.separator + "trampcr" + File.separator;
            File file = new File(downloadFolderName);
            if (!file.exists()){
                file.mkdir();
            }
            String fileName = downloadFolderName + "zxm.apk";
            File apkFile = new File(fileName);
            if (apkFile.exists()) {
                apkFile.delete();
            }
            int downloadSize = 0;
            byte[] buff = new byte[1024];
            int length = 0;
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream(fileName);
            while ((length = inputStream.read(buff)) != -1) {
                outputStream.write(buff, 0, length);
                downloadSize += length;
                int progress = downloadSize * 100 / contentLength;
                Message msg = mHandler.obtainMessage();
                msg.what = 0;
                msg.obj = progress;
                mHandler.sendMessage(msg);
            }
            outputStream.close();
            inputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static class DownloadHandler extends Handler{
        public final WeakReference<MainActivity> weakRefActivity;

        public DownloadHandler(MainActivity mainActivity) {
            weakRefActivity = new WeakReference<MainActivity>(mainActivity);
        }

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            super.handleMessage(msg);
            MainActivity activity = weakRefActivity.get();
            switch (msg.what){
                case 0:
                    int progress = (int) msg.obj;
                    activity.mPbDownload.setProgress(progress);
                    activity.mTvProgress.setText("下载进度：" + progress + "%");
                    if (progress == 100){
                        Toast.makeText(activity, "下载完成", Toast.LENGTH_LONG).show();
                    }
                    break;
            }
        }
    }
}

通过Handler把子线程中的message发送到主线程，并在handleMessage中更新进度条。当Progress=100时，弹出Toast提示下载完成。

效果图如下：

下载Demo.gif

AsyncTask

AsyncTask适用于简单的异步处理，不需要借助线程和Handler即可实现。

AsyncTask<Params, Progress, Result>是一个抽象类，通常用于被继承，继承AsyncTask时需要指定三个泛型参数。

Params：启动任务执行的输入参数的类型。
Progress：后台任务完成的进度值的类型。
Result：后台执行任务完成后返回结果的类型。

使用AsyncTask的步骤：

创建AsyncTask的子类，并为三个泛型参数指定类型。如果某个泛型参数不需要指定类型，则可将它指定为void。
根据需要实现以下方法：

doInBackground(Params...)：后台线程将要完成的任务。该方法可以调用publishProgress(Progress... values)方法更新任务的执行进度。
onProgressUpdate(Progress... values)：在doInBackground()方法中调用publishProgress()方法更新任务的执行进度后，将会触发该方法。
onPreExecute()：该方法将在执行后台耗时操作前被调用。通常用于完成一些初始化准备工作。
onPostExecute(Result result)：当doInBackground()完成后，系统会自动调用onPostExecute()方法，并将doInBackground()方法的返回值传给该方法。

调用AsyncTask子类的实例的execute(Params... params)开始执行耗时任务。

这里通过实现一个简单的下载器来学习AsyncTask。

这个下载器就一个界面，包含一个输入框，用来输入下载地址，一个按钮，用来开始下载。

界面代码如下：activity_download.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:layout_marginLeft="16dp"
    android:layout_marginTop="16dp"
    tools:context="com.trampcr.downloaddemo.MainActivity">

    <EditText
        android:id="@+id/et_url"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_marginTop="20dp"
        android:hint="请输入下载地址" />

    <Button
        android:id="@+id/btn_start_download"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:layout_below="@id/et_url"
        android:layout_centerHorizontal="true"
        android:layout_marginTop="50dp"
        android:background="@drawable/button_style"
        android:text="开始下载"
        android:textColor="#000000" />
    
</RelativeLayout>

细心的人可能会注意到这里的按钮用了一个背景@drawable/button_style，这里是自定义按钮的形状。代码如下：button_style.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<shape xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:shape="rectangle">
    <corners android:topLeftRadius="10dp"
        android:radius="8dp"
        android:topRightRadius="10dp"
        android:bottomLeftRadius="10dp"
        android:bottomRightRadius="10dp" />
    <stroke android:color="#000000"
        android:width="0.7dp"/>
</shape>

界面写完了，实现下载代码，根据上面的步骤，第一步是实现AsyncTask的子类，代码如下：DownloadAsyncTask.java

public class DownloadAsyncTask extends AsyncTask<URL, Integer, String> {

    private ProgressDialog progressDialog;
    private int hasRead = 0;
    private Context context;

    public DownloadAsyncTask(Context context) {
        this.context = context;
    }

    @Override
    protected String doInBackground(URL... params) {
        try {
            URLConnection urlConnection = params[0].openConnection();
            InputStream inputStream= urlConnection.getInputStream();
            String downloadFolderName = Environment.getExternalStorageDirectory() + File.separator + "trampcr" + File.separator;
            File file = new File(downloadFolderName);
            if (!file.exists()){
                file.mkdir();
            }
            String fileName = downloadFolderName + "zxm.apk";
            File apkFile = new File(fileName);
            if (apkFile.exists()) {
                apkFile.delete();
            }
            byte[] buff = new byte[1024];
            int length = 0;
            OutputStream outputStream = new FileOutputStream(fileName);
            while ((length = inputStream.read(buff)) != -1) {
                outputStream.write(buff, 0, length);
                hasRead++;
                publishProgress(hasRead);
            }
            outputStream.close();
            inputStream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(String s) {
        super.onPostExecute(s);
        progressDialog.dismiss();
        Toast.makeText(context, "下载完成", Toast.LENGTH_LONG).show();
    }

    @Override
    protected void onPreExecute() {
        super.onPreExecute();
        progressDialog = new ProgressDialog(context);
        //设置对话框标题
        progressDialog.setTitle("任务正在进行中");
        //设置对话框显示的内容
        progressDialog.setMessage("正在下载，请稍等...");
        //设置对话框的取消按钮
        progressDialog.setCancelable(true);
        //设置进度条的最大值
        progressDialog.setMax(2000);
        //设置进度条风格
        progressDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
        //设置对话框的进度条是否显示进度
        progressDialog.setIndeterminate(false);
        progressDialog.show();
    }

    @Override
    protected void onProgressUpdate(Integer... values) {
        super.onProgressUpdate(values);
        //更新进度
        progressDialog.setProgress(values[0]);
    }
}

这里在onPreExecute()方法中实现了初始化并显示进度对话框，在doBackground()方法通过读文件、写文件完成下载任务，并调用publishProgress()方法发出更新进度，在onProgressUpdate()方法中执行更新进度，在onPostExecute()方法中销毁进度条对话框，并弹出Toast提示下载完成。

DownloadActivity.java

public class DownloadActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener{

    //    public static final String DOWNLOAD_URL = "http://psoft.33lc.com:801/small/rootexplorer_33lc.apk";
    private Button mBtnStartDownload;
    private EditText mEtUrl;
    private String mUrl;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_download);

        mEtUrl = (EditText) findViewById(R.id.et_url);
        mBtnStartDownload = (Button) findViewById(R.id.btn_start_download);

        mBtnStartDownload.setOnClickListener(this);
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        mUrl = mEtUrl.getText().toString().trim();
        DownloadAsyncTask downloadAsyncTask = new DownloadAsyncTask(DownloadActivity.this);
        try {
//            downloadAsyncTask.execute(new URL(DOWNLOAD_URL));
            downloadAsyncTask.execute(new URL(mUrl));
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上一步实现了AsyncTask的子类，这一步就需要创建该子类的实例，并执行execute()开始执行任务。

效果图如下：

下载Demo

五.new Thread() VS ThreadPoolExecutor

new Thread

弊端：

每次都需要new Thread，新建对象性能差。
线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，极可能占用过多系统资源导致死机或OOM。
缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。

ThreadPoolExecutor——线程池（多线程的管理者）

引入的好处：

提升性能，创建和消耗对象费时费CPU资源。
防止内存过度消耗，控制活动线程的数量，防止并发线程过多。

线程池的分类：

new CachedThreadPool：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
new FixedThreadPool：创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
new ScheduledThreadPool：创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
new SingleThreadPool：创建一个单线程化线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有的任务按照指定顺序（FIFO、LIFO、优先级）执行。

最后编辑于：2017.12.04 02:53:19

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